Title:
Vorrichtung zur Beeinflussung des Kabinengeräuschs
Kind Code:
A1


Abstract:

Eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Kabinengeräuschs in einem Kraftfahrzeug umfasst einen Geräuschsignalgenerator (16) zum Erzeugen eines Ausgleichsgeräuschsignals, der wenigstens einen Steuereingang zum Empfang eines für die Motorlast des Kraftfahrzeugs repräsentativen Steuersignals aufweist, und wenigstens einen Lautsprecher (26) zum Empfangen des Ausgleichsgeräuschsignals und Ausstrahlen eines Ausgleichsgeräuschs in die Kabine (11) des Kraftfahrzeugs. Der Geräuschsignalgenerator (16) weist ferner wenigstens einen Eingang für ein Temperatursignal eines Temperatursensors (13) auf und ist eingerichtet, das Ausgleichsgeräuschsignal in Abhängigkeit von einer signalisierten Temperatur zu erzeugen.




Inventors:
Jung, Oliver (65468, Trebur, DE)
Application Number:
DE102012024615A
Publication Date:
06/18/2014
Filing Date:
12/17/2012
Assignee:
GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) (Mich., Detroit, US)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102011114111A1N/A2012-05-10



Foreign References:
EP04690231999-12-01
Attorney, Agent or Firm:
derzeit kein Vertreter bestellt
Claims:
1. Vorrichtung zur Beeinflussung des Kabinengeräuschs in einem Kraftfahrzeug, mit einem Geräuschsignalgenerator (16) zum Erzeugen eines Ausgleichsgeräuschsignals, der wenigstens einen Steuereingang zum Empfang eines für die Motorlast des Kraftfahrzeugs repräsentativen Steuersignals aufweist, und wenigstens einem Lautsprecher (26) zum Empfangen des Ausgleichsgeräuschsignals und Ausstrahlen eines Ausgleichsgeräuschs in die Kabine (11) des Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass der Geräuschsignalgenerator (16) wenigstens einen Eingang für ein Temperatursignal aufweist und eingerichtet ist, das Ausgleichsgeräuschsignal in Abhängigkeit von einer signalisierten Temperatur zu erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang für das Temperatursignal verbunden ist mit
– einem Außentemperatursensor (13),
– einem Öltemperatursensor (13),
– und/oder einem oder mehreren an einem Zuluftstrang (2) oder Abgasstrang (8) angeordneten Temperatursensoren (13).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang durch einen digitalen Datenbus (17) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Lautsprecher (26) ein Mischer (25) zum Überlagern des Ausgleichsgeräuschsignals mit einem Audiosignal vorgeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Geräuschsignalgenerator (16) eingerichtet ist, die Lautstärke des Ausgleichsgeräuschs entgegengesetzt zur Abhängigkeit der Lautstärke eines passiv in die Kabine (11) übertragenen Betriebsgeräuschs von der signalisierten Temperatur zu steuern.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Geräuschsignalgenerator (16) eingerichtet ist, die Steuerung der Lautstärke für verschiedene Frequenzbereiche unabhängig voneinander vorzunehmen.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Kabinengeräuschs in einem Kraftfahrzeug.

Es gibt verschiedene Klassen derartiger Vorrichtungen, zum einen solche, die den Geräuschpegel in der Fahrgastkabine eines Fahrzeugs dämpfen, indem sie ein zu einem von außen eindringenden Geräusch gegenphasiges Ausgleichsgeräusch in die Kabine ausstrahlen, zum anderen solche, die das von außen eindringende Geräusch selektiv verstärken oder ergänzen, um den Fahrgästen einen gewünschten Höreindruck zu bieten. Grundsätzlich ist die Erfindung auf beide Klassen anwendbar, ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind allerdings Vorrichtungen der letzteren Klasse, wie z. B. aus EP 0469 023 B2 bekannt. Dieses Dokument beschreibt eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Kabinengeräuschs, die durch ein eine Drosselklappenbewegung oder Gangwechsel repräsentierendes Steuersignal ansteuerbar ist, um das Betriebsgeräusch eines Rennwagens oder eines anderen leistungsstarken Straßenfahrzeugs in der Kabine hörbar zu machen.

Ein geübter Fahrer entnimmt – häufig unbewusst – dem Kabinengeräusch Information, die ihm den Umgang mit dem Fahrzeug erleichtern. Das beim Fahren hörbare Geräuschspektrum ermöglicht beispielsweise einen Rückschluss auf die Fahrgeschwindigkeit, die es dem Fahrer erleichtert, die Fahrgeschwindigkeit knapp unter einer zugelassenen Höchstgeschwindigkeit zu halten, ohne dabei fortwährend die Tachometeranzeige verfolgen zu müssen. Ungewohnte Anteile am Kabinengeräusch können auf eine technische Störung hinweisen. Die herkömmlichen Vorrichtungen zur Beeinflussung des Kabinengeräuschs, egal ob sie dieses verringern oder verfremden, erschweren es dem Fahrer, dem Kabinengeräusch nützliche Informationen zu entnehmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Kabinengeräuschs anzugeben, die dem Fahrer die Gewinnung solcher Informationen erleichtert, anstatt sie zu erschweren.

Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einer Vorrichtung zur Beeinflussung des Kabinengeräuschs in einem Kraftfahrzeug mit einem Geräuschsignalgenerator zum Erzeugen eines Ausgleichsgeräuschsignals, der wenigstens einen Steuereingang zum Empfang eines für die Motorlast des Kraftfahrzeugs repräsentativen Steuersignals aufweist, und wenigstens einen Lautsprecher zum Empfangen des Ausgleichsgeräuschsignals und Ausstrahlen eines Ausgleichsgeräuschs in die Kabine des Kraftfahrzeugs der Audiosignalgenerator ferner wenigstens einen Eingang für ein Temperatursignal aufweist und eingerichtet ist, das Ausgleichsgeräuschsignal in Abhängigkeit von einer signalisierten Temperatur zu erzeugen.

Die Erfindung basiert auf der Einsicht, dass das Kabinengeräusch, soweit es auf fahrzeuginterne Quellen zurückgeht, auch deutlich durch die Temperatur, der diese Quellen ausgesetzt sind, bestimmt ist, dass diese Temperatur im Allgemeinen aber keine für den Fahrer relevante Größe darstellt. Indem die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Anpassung des Ausgleichsgeräuschsignals an die signalisierte Temperatur ermöglicht, erlaubt sie es gleichzeitig, die Abhängigkeit des gesamten Kabinengeräuschs, das sich aus dem Ausgleichsgeräusch und passiv, über Luft oder über körperschallübertragende Teile des Fahrzeugs von den jeweiligen Geräuschquellen in die Kabine übertragenem Geräusch zusammensetzt, zu reduzieren. Indem jedoch die Temperaturabhängigkeit des Kabinengeräuschs beseitigt oder zumindest vermindert ist, ist es für den Fahrer einfacher, den Zusammenhang zwischen dem Kabinengeräusch und anderen Parametern wie Fahrgeschwindigkeit, Getriebedrehzahl etc., zu erlernen und beim Fahren zu berücksichtigen.

Der Eingang für das Temperatursignal kann insbesondere mit einem Außentemperatursensor, einem Öltemperatursensor oder Temperatursensoren verbunden sein, die am Zuluft- oder Abgasstrang des Motors, insbesondere an einem Kompressor, einer Turbine, einem Abgasfilter oder -katalysator angeordnet sind.

Der Eingang für das Temperatursignal kann durch einen digitalen Datenbus wie etwa einen CAN-Bus gebildet sein, der den/die Temperatursensor(en) mit dem Geräuschsignalgenerator sowie evtl. mit anderen Einrichtungen des Fahrzeugs verbindet, die ein solches Temperatursignal nutzen.

Dem Lautsprecher ist vorzugsweise ein Mischer zum Überlagern des Ausgleichsgeräuschsignals mit einem Audiosignal vorgeschaltet. Dies ermöglicht die Nutzung ein und desselben Lautsprechers, vorzugsweise gleichzeitig, zum Ausstrahlen des Ausgleichsgeräuschs und zur Wiedergabe einer Tonaufzeichnung.

Um die Abhängigkeit des Kabinengeräuschs von der signalisierten Temperatur zu minimieren, ist der Geräuschsignalgenerator vorzugsweise eingerichtet, die Lautstärke des Ausgleichsgeräuschs entgegengesetzt zur Abhängigkeit der Lautstärke eines passiv in die Kabine übertragenen Betriebsgeräuschs von der signalisierten Temperatur zu steuern.

Um nicht nur die Gesamtlautstärke, sondern auch das Klangspektrum des Kabinengeräuschs von der Temperatur möglichst unabhängig zu machen, ist der Geräuschsignalgenerator vorzugweise eingerichtet, die Steuerung der Lautstärke für verschiedene Frequenzbereiche unabhängig voneinander vorzunehmen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:

1 ein Blockdiagramm eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beeinflussung des Kabinengeräuschs; und

2 ein Diagramm, das den Schalldruck als Funktion der Temperatur für eine Geräuschquelle des Fahrzeugs, für die Vorrichtung zur Beeinflussung des Kabinengeräuschs sowie für das Gesamt-Kabinengeräusch zeigt.

1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Beeinflussung des Kabinengeräuschs gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Verbrennungsmotor, insbesondere ein Otto- oder Dieselmotor, des Fahrzeugs ist mit 1 bezeichnet. An einem Zuluftstrang 2 des Motors 1 sind der Reihe nach angeordnet: ein Luftfilter 3, Kompressor 4, ein Ladeluftkühler 5, eine Drosselklappe 6 und ein Ansaugkrümmer 7, der die Ladeluft auf die Zylinder des Motors 1 verteilt.

An einem Abgasstrang 8 des Motors 1 sind eine Turbine 9 und ein Abgaskatalysator 14 oder Partikelfilter angeordnet. Das sich in der Turbine 9 entspannende Abgas treibt in an sich bekannter Weise über eine Welle 10 den Kompressor 4 an.

Das in einer Kabine 11 des Fahrzeugs hörbare Fahrgeräusch setzt sich zusammen aus Beiträgen diverser Quellen, insbesondere des Motors 1, eines von dem Motor 1 angetriebenen Schaltgetriebes 12 und eines nachgeordneten, zu angetriebenen Rädern des Fahrzeugs erstreckenden Antriebsstrangs, der Räder in Kontakt mit der Fahrbahn sowie der diversen an Zuluft- und Abgasstrang des Fahrzeugs angeordneten Komponenten. Im hier betrachteten Fall sind insbesondere die Betriebsgeräusche des Kompressors 4 und der Turbine 9 temperaturabhängig, da die Masse des pro Umdrehung der Welle 10 in Kompressor 4 und Turbine durchgesetzten Gases stark von der Temperatur der angesaugten Luft, d. h. der Umgebungstemperatur, abhängt. Aber auch andere Komponenten weisen eine temperaturabhängige Geräuschentwicklung auf, weswegen die Erfindung in ihrer Anwendbarkeit nicht auf Kompressorfahrzeuge beschränkt ist. So ist die Leichtgängigkeit der Zylinder des Motors 1 und des Schaltgetriebes 12 abhängig von der Temperatur des darin zirkulierenden Schmieröls, was ebenfalls Einfluss auf die Geräuschentwicklung hat.

Temperaturfühler können an dem Fahrzeug an einer Vielzahl von Stellen vorgesehen sein. Zur Erfassung der Umgebungstemperatur kann ein Temperaturfühler 13 z. B. unmittelbar am Luftfilter 3 oder einem sich vom Luftfilter 3 zum Kompressor 4 erstreckenden Abschnitt des Zuluftstrangs 2 angeordnet sein. Denkbar ist auch eine Platzierung zwischen dem Kompressor 4 und dem Ladeluftkühler 5 zum Erfassen der Ladelufttemperatur nach Verdichtung. Temperaturfühler 13 können am Abgasstrang unmittelbar am Abgaskrümmer, zwischen Motor 1 und Turbine 9 vorgesehen sein. Es kann auch ein herkömmlicherweise meist am Katalysator 14 oder Partikelfilter zur Überwachung der Katalysatorfunktion oder der Regenerierung des Partikelfilters vorgesehener Temperaturfühler 13 im Rahmen der vorliegenden Erfindung einer Zweitverwendung zugeführt werden. Nicht zuletzt kann ein Temperaturfühler 13 auch stromabwärts vom Katalysator 14, z. B. zwischen diesem und einem Auspufftopf 15, angeordnet sein.

Temperaturfühler 13 zur Überwachung von Öl- oder Kühlwasser können am Motor 1 oder dem Schaltgetriebe 12 platziert sein.

Die diversen Temperaturfühler 13 kommunizieren mit einem Geräuschsignalgenerator 16 sowie ggf. anderen, in der Figur nicht dargestellten Komponenten des Fahrzeugs über einen digitalen Bus, z. B. einen CAN-Bus 17.

Ein Lastsensor 18 ist in 1 an einem Gaspedal 19 angeordnet dargestellt; ein von diesem Sensor 18 geliefertes, die Stellung des Pedals 19 anzeigendes Signal wird in an sich bekannter Weise von einer Motorsteuereinheit 20 genutzt, um, ebenfalls über den Bus 17, die Drosselklappe 6 zu steuern. Der Geräuschsignalgenerator 16 kann über den Bus 17 unmittelbar die Stellungssignale des Sensors 18, ein daraus von der Motorsteuereinheit 20 abgeleitetes und an die Drosselklappe 6 adressiertes Einstellsignal oder Rückmeldungen der Drosselklappe 6, die die jeweils eingestellte Position der Drosselklappe 6 anzeigen, empfangen, um daraus Aufschluss über die Motorlast zu gewinnen.

Ein Drehzahlsensor 21 ist an einer den Verbrennungsmotor 1 mit dem Schaltgetriebe 12 verbindenden Welle 22 angeordnet und an den Bus 17 angeschlossen. So kann der Geräuschsignalgenerator 16 über den Bus 17 auch Aufschluss über die Drehzahl des Motors 1 erhalten.

Der Geräuschsignalgenerator 16 erzeugt ein Ausgleichsgeräuschsignal anhand der empfangenen, die Motorlast und ggf. -drehzahl und eine oder mehrere gemessene Temperaturen betreffenden Daten. Zu diesem Zweck kann er diverse in Frequenz und Spektrum abstimmbare Oszillatoren oder Speicherbausteine umfassen, in denen digitalisierte Geräuschsignale abgespeichert sind, und die fortlaufend ausgelesen und, mit lastabhängigen Amplituden gewichtet, einander überlagert werden, um das Ausgleichsgeräuschsignal zu bilden.

Eine Audio- oder Infotainmentanlage 23 des Fahrzeugs umfasst eine oder mehrere Audiosignalquellen 24 wie etwa ein Autoradio, ein Abspielgerät für CDs, MP3-Dateien oder dergleichen, sowie einen Verstärker 25 mit mehreren Eingängen für Audiosignale der Quellen 24 und das Ausgleichsgeräuschsignal des Geräuschsignalgenerators 16. Ein Ausgang des Verstärkers 25 ist mit in der Kabine 11 verteilten Lautsprechern 26 verbunden, um das Ausgleichsgeräuschsignal und, falls eine der Quellen 24 in Betrieb ist, deren dem Ausgleichsgeräuschsignal überlagertes Audiosignal wiederzugeben.

2 zeigt schematisch den Zusammenhang zwischen Schalldruck p und Betriebstemperatur T für eine der oben genannten Geräuschquellen Motor 1, Kompressor 4 etc. als Kurve a. Der Geräuschsignalgenerator 16 ist eingerichtet, ein Ausgleichsgeräuschsignal mit gleicher spektraler Zusammensetzung wie das in der Kabine 11 hörbare Betriebsgeräusch der Geräuschquelle aber in Bezug auf eine horizontale Achse spiegelbildlicher Temperaturabhängigkeit, entsprechend einer Kurve b, zu liefern, so dass das gesamte in der Kabine 11 hörbare, durch eine inkohärente Überlagerung der Beiträge der Geräuschquelle und des Geräuschsignalgenerators 16 gebildete Kabinengeräusch, dargestellt als Kurve c, keine Abhängigkeit von der Temperatur mehr aufweist.

Der Zusammenhang zwischen Betriebstemperatur und Schalldruck kann für verschiedene Bereiche des hörbaren Frequenzspektrums unterschiedlich sein. Da auch die spektrale Zusammensetzung des Betriebsgeräuschs der diversen Geräuschquellen – insbesondere in Abhängigkeit von der Motordrehzahl – im Allgemeinen zeitlich veränderlich ist, können für verschiedene Spektralbereiche jeweils unterschiedliche Beziehungen zwischen Betriebstemperatur und Schalldruck gelten. Dementsprechend kann die Kompensation des Temperatureinflusses erfolgen, indem der Geräuschsignalgenerator 16 für diverse Spektralbereiche den Schalldruck des Betriebsgeräuschs zunächst anhand der Motorlast und der Drehzahl abschätzt, diesen Wert mit einem Faktor multipliziert, der dem Verhältnis der Kurven a und b bei der aktuellen Temperatur entspricht, mit dem dadurch erhaltenen Schalldruck das Ausgleichsgeräusch synthetisiert und es über die Lautsprecher 26 ausgibt.

Indem so die Abhängigkeit des Kabinengeräuschs von der Temperatur im Wesentlichen beseitigt ist, ist die Wahrnehmbarkeit anderer das Geräuschspektrum beeinflussender Größen für den Fahrer erleichtert, so dass insbesondere ein Rückschluss vom gehörten Geräusch auf die Fahrzeuggeschwindigkeit erleichtert ist.

Bezugszeichenliste

1
Verbrennungsmotor
2
Zuluftstrang
3
Luftkühler
4
Kompressor
5
Ladeluftkühler
6
Drosselklappe
7
Ansaugkrümmer
8
Abgasstrang
9
Turbine
10
Welle
11
Kabine
12
Schaltgetriebe
13
Temperaturfühler
14
Katalysator
15
Auspufftopf
16
Geräuschsignalgenerator
17
Bus
18
Lastsensor
19
Gaspedal
20
Motorsteuereinheit
21
Drehzahlsensor
22
Welle
23
Audioanlage
24
Audiosignalquelle
25
Verstärker
26
Lautsprecher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • EP 0469023 B2 [0002]