-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Kompensationsübertragungsfunktion für einen Soundaktor eines Kraftfahrzeugs, einen sensitiven Soundaktor und ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug.
-
Bei der Gestaltung eines Kraftfahrzeugs ist es verbreitet, eine gewünschte Geräuschkulisse in einem Kraftfahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Insbesondere sollen die Geräusche eines Verbrennungsmotors so beeinflusst werden, dass sie von Kraftfahrzeuginsassen als angenehm empfunden werden. Um eine gewünschte Geräuschkulisse in einem Kraftfahrzeuginnenraum mittels einer aktiven Beeinflussung unter Anwendung von Soundaktoren zu ermöglichen, ist es erforderlich, die Fahrzeugakustik in einer Gesamtübertragungsfunktion zu beschreiben. Eine Gesamtübertragungsfunktion beschreibt den Zusammenhang zwischen einem Ist-Ausgangssignal, welches ein durch die Fahrzeugakustik beeinflusstes Ausgangsschallsignal, beispielsweise in dem Kraftfahrzeuginnenraum beschreibt, und einem Eingangssignal, welches an den Soundaktor übermittelt wurde und das durch den Soundaktor ausgegebene Eingangsschallsignal beschreibt. Mittels einer solchen Gesamtübertragungsfunktion ist es möglich, einen Soundaktor mit einem Eingangssignal so anzusteuern, dass das Ist-Ausgangssignal mit einem Referenz-Ausgangssignal übereinstimmt. Die Gesamtübertragungsfunktion ist dabei in einer Steuereinheit hinterlegt. Die Gesamtübertragungsfunktion wird in der Regel mittels Untersuchungen an sogenannten Referenzkraftfahrzeugen generiert und kann auf baugleiche Kraftfahrzeuge übertragen werden. Dabei ergibt sich jedoch die Problematik, dass sich die Kraftfahrzeugakustik eines jeweiligen Kraftfahrzeugs beispielsweise aufgrund von Serienschwankungen, einer anderen Ausstattung und/oder Alterungsprozessen unterscheiden kann. Somit ist es möglich, dass das mittels der Anwendung der Referenzgesamtübertragungsfunktion ausgegebene Eingangssignal zu einem Ist-Ausgangssignal führt, welches von dem Referenz-Ausgangssignal abweicht.
-
In der
EP 2 312 575 A2 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen von Motorgeräuschen beschrieben. Die Vorrichtung ist dazu eingerichtet, Motorgeräusche in Abhängigkeit von der Position eines Gaspedals zu erzeugen. Dabei ist es vorgesehen, dass ein Soundaktor eine Vorrichtung zur Korrektur der Motorgeräusche, welche die erfasste Position des Gaspedals anpasst, umfasst.
-
In der
US 6,386,039 B1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung akustischer Eigenschaften eines Raumes, insbesondere eines Fahrzeuginnenraumes beschrieben. Die Vorrichtung ist dazu eingerichtet, ein ausgegebenes Geräusch mit einem, für Menschen nicht wahrnehmbaren Testsignal zu überlagern, dessen Beeinflussung durch den Raum von der Vorrichtung erfasst wird. Mittels der Auswertung der Änderungen des Testsignals werden die akustischen Eigenschaften des Raums ermittelt.
-
In der
DE 10 2015 112 094 A1 werden ein Soundaktor für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einem solchen Soundaktor beschrieben. Dabei handelt es sich um eine an einer festen Struktur des Fahrzeugs befestigte Vorrichtung, welche eine mechanische Kraft auf ein Bauteil des Fahrzeugs überträgt, um dieses dadurch zu einem Schwingen anzuregen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gewünschte Geräuschkulisse in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
-
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur beschrieben.
-
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Erzeugen einer Kompensationsübertragungsfunktion für einen Soundaktor eines Kraftfahrzeugs bereit. Dies ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingangssignal von einer Steuereinheit an einen Soundaktor übermittelt wird, welcher daraufhin ein Eingangsschallsignal ausgibt. Eine Sensoreinheit erfasst ein von der Fahrzeugakustik beeinflusstes Ausgangsschallsignal und übermittelt ein das Ausgangsschallsignal beschreibendes Ist-Ausgangssignal an die Steuereinheit. Die Steuereinheit generiert eine Gesamtübertragungsfunktion, welche das Verhältnis von dem Ist-Ausgangssignal und dem Eingangssignal beschreibt. Diese Gesamtübertragungsfunktion wird mit einer Referenzgesamtübertragungsfunktion verglichen, welche das Verhältnis von einem Referenz-Ausgangssignal und dem Eingangssignal beschreibt. Daraus ermittelt die Steuereinheit eine Kompensationsübertragungsfunktion, welche das Verhältnis der Referenzgesamtübertragungsfunktion und der Gesamtübertragungsfunktion beschreibt.
-
Insgesamt wird also mit anderen Worten von einer Steuereinheit ein Eingangssignal X generiert und an einen Soundaktor übermittelt. Entsprechend seiner Beschaffenheit gibt der Soundaktor ein Eingangsschallsignal aus, welches von der Fahrzeugakustik oder Fahrzeug-Übertragungscharakteristik beeinflusst und nach dieser Beeinflussung als Ausgangsschallsignal durch eine Sensoreinheit erfasst wird. Die Sensoreinheit gibt ein entsprechendes Ist-Ausgangssignal Y an die Steuereinheit weiter. Aus dem Eingangssignal X und dem Ist-Ausgangssignal Y berechnet die Steuereinheit eine Gesamtübertragungsfunktion HG und vergleicht diese mit einer Gesamtreferenzübertragungsfunktion HG,Ref. Daraus erstellt die Steuereinheit eine Kompensationsübertragungsfunktion, welche das Verhältnis der Gesamtübertragungsfunktion zu der Gesamtreferenzübertragungsfunktion HG,Ref beschreibt.
-
In Formeln ausgedrückt, bedeutet dies für die Laplace-Transformierten der Signale und Übertragungsfunktionen:
- Gesamtübertragungsfunktion:
- Gesamtreferenzübertragungsfunktion:
- wobei Y' das Referenz-Ausgangssignal ist.
-
Bei einer Übertragungsfunktion, auch als Systemfunktion bekannt, handelt es sich um eine mathematische Funktion, welche die Beziehung zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal beschreibt. Dies kann Beispielsweise mittels einer Laplace-transformierten erfolgen. Bei dem Eingangssignal kann es sich in dieser Erfindung beispielsweise um ein elektrisches Signal handeln, welches das mittels des Soundaktors auszugeben Eingangsschallsignal definiert. Diese Definition kann beispielsweise eine Lautstärke, eine Phase, ein Frequenzspektrum und/oder eine Dauer der Wiedergabe des Schallsignals umfassen. Ein Ist-Ausgangssignal ist ein Signal, welches ein von der Sensoreinheit erfasstes, von der Fahrzeugakustik beeinflusstes Ausgangsschallsignal definiert oder beschreibt. Bei dem Ist-Ausgangssignal kann es sich in dieser Erfindung beispielsweise um ein elektrisches oder digitales Signal handeln, welches das durch die Sensoreinheit erfasste Ist-Ausgangsschallsignal definiert. Diese Definition kann beispielsweise eine Lautstärke, eine Phase, ein Frequenzspektrum und/oder eine Dauer der Wiedergabe des Ist-Schallsignals umfassen. Ein Ist-Ausgangsschallsignal ist ein Schallsignal, welches sich von dem ausgegebenen Eingangsschallsignal des Soundaktors in seiner Beschaffenheit unterscheidet, weil es durch die Fahrzeugakustik verändert wurde. Diese Veränderungen können beispielsweise aufgrund der Schallabsorptions- und/oder der Schallflexionseigenschaften der Bauteile des Kraftfahrzeugs und/oder der Geometrie des Fahrzeuginnenraumes hervorgerufen werden. Eine Steuereinheit kann beispielsweise einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller aufweisen. Ein Soundaktor kann beispielsweise ein Lautsprecher, ein so genannter Shaker oder eine Vorrichtung sein, welche gesteuert Schwingungen in einem Bauteil des Kraftfahrzeugs verursacht. Eine Gesamtübertragungsfunktion ist eine Übertragungsfunktionen, welche das Verhältnis von dem Ist-Ausgangssignal und dem Eingangssignal beschreibt. Dadurch ist es möglich eine Reaktionen eines Systems, in diesem Fall des jeweiligen Kraftfahrzeugs, auf eine Störung oder Anregung, in diesem Fall das Eingangsschallsignal, zu beschreiben. Eine Gesamtreferenzübertragungsfunktionen ist eine Gesamtübertragungsfunktion, welche das Verhältnis von dem Referenz-Ausgangssignal Y' und dem Eingangssignal X beschreibt. Das Referenz-Ausgangssignal unterscheidet sich von dem Ist-Ausgangssignal dadurch, dass es nicht die aktuelle Akustik des jeweiligen Fahrzeugs beschreibt, sondern die beispielsweise zu einem einmaligen Zeitpunkt erfasste Akustik eines Referenzfahrzeugs, welches beispielsweise aus der gleichen Kraftfahrzeugserie wie das jeweilige Kraftfahrzeug ist. Mittels der Kenntnis der Gesamtübertragungsfunktion ist es möglich, ein Eingangssignal derart zu definieren, dass sich ein gewünschtes Referenz-Ausgangssignal ergibt. Eine Sensoreinheit kann beispielsweise ein Mikrofon oder ein Vibrationsmesser eines Bauteils sein und in der Lage sein, ein von der Fahrzeugakustik beeinflusstes Ausgangsschallsignal zu erfassen. Eine Kompensationsübertragungsfunktion beschreibt das Verhältnis der Referenz-Gesamtübertragungsfunktion und der Gesamtübertragungsfunktion. Mit anderen Worten wird durch die Kompensationsübertragungsfunktion beschrieben, wie sich die Gesamtreferenzübertragungsfunktion von der Gesamtübertragungsfunktion unterscheidet.
-
Beispielsweise kann im Rahmen eines möglichen erfindungsgemäßen Verfahrens eine Steuereinheit ein Eingangssignal an einen Soundaktor, welcher zur Beeinflussung der in einem Kraftfahrzeuginnenraum wahrgenommenen Motorengeräusche eingerichtet ist, übermitteln, welcher daraufhin ein Eingangsschallsignal in Form eines Frequenzdurchlaufes, auch genannt „Frequenz-Sweep“ oder „Sinus-Sweep“, ausgibt. Die Intensität des Eingangsschallsignals kann beispielsweise aufgrund des Schallabsorptionsverhaltens einiger Materialien und des Resonanzverhaltens einiger Bauteile des Kraftfahrzeugs frequenzabhängig beeinflusst werden. Das dadurch beeinflusste Ausgangsschallsignal kann beispielsweise von einem Mikrofon erfasst werden und an die Steuereinheit als Ist-Ausgangssignal übermittelt werden. Die Steuereinheit kann aus dem Verhältnis des Eingangssignals und des Ist-Ausgangssignals eine Gesamtübertragungsfunktion für das jeweilige Kraftfahrzeug bestimmen. In der Steuereinheit kann eine Gesamtreferenzübertragungsfunktionen gespeichert sein, welche eine Gesamtübertragungsfunktion eines Referenzkraftfahrzeugs ist. Es kann sein, dass sich beispielsweise aufgrund von Serienschwankungen, Umbaumaßnahmen oder Verschleißerscheinungen die Gesamtübertragungsfunktion des Kraftfahrzeugs von der Gesamtreferenzübertragungsfunktion des Referenzkraftfahrzeugs unterscheidet. Somit ist es nicht möglich, alleine mittels der Anwendung der Gesamtreferenzübertragungsfunktion ein bestimmtes Referenz-Ausgangssignal zu erzeugen, weil sich das Ist-Ausgangssignal von dem Referenz-Ausgangssignal unterscheidet. Um die Unterschiede der Gesamtübertragungsfunktion zu der Gesamtreferenzübertragungsfunktion zu beschreiben, generiert die Steuereinheit eine Kompensationsübertragungsfunktion.
-
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass mit der Kompensationsübertragungsfunktion HKomp eine Übertragungsfunktion bereitgestellt wird, welche es ermöglicht Unterschiede in der Fahrzeugakustik eines jeweiligen Fahrzeugs zu der Fahrzeugakustik eines Referenzfahrzeugs zu beschreiben. Diese Kompensationsübertragungsfunktion HKomp kann dazu genutzt werden, dass ein Eingangssignal X derart angepasst werden kann, dass eine gewünschte Geräuschkulisse, insbesondere eine motorgeräuschbezogene Geräuschkulisse erreicht werden kann.
-
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Soundaktor und die Sensoreinheit beide in dem Soundaktor kombiniert sind, weshalb dieser Soundaktor hier als „sensitiver Soundaktor“ bezeichnet ist. Der sensitive Soundaktor ist an zumindest einem zum Schwingungen anregbaren Bauteil des Kraftfahrzeugs fixiert. In dieser Weiterbildung umfasst die Gesamtübertragungsfunktion zumindest eine Bauteilübertragungsfunktion für Körperschall. Aufgrund der Tatsache, dass sowohl der Soundaktor als auch die Sensoreinheit in dem sensitiven Soundaktor angeordnet sind, wird das Eingangsschallsignal nicht, bzw. nur in einem vernachlässigbaren Ausmaß, durch einen Luftschallanteil der Fahrzeugakustik beeinflusst. Das Eingangsschallsignal wird somit durch das zumindest eine Bauteil beeinflusst. Aus diesem Grund umfasst die Gesamtübertragungsfunktion die zumindest eine Bauteilübertragungsfunktion HB . Bei einem sensitiven Soundaktor kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung handeln, welche zwei Spulen in einem Magnetfeld umfasst, wobei eine der Spulen als Soundaktor und die andere der Spulen als Messspule wirkt. Dieser sensitive Soundaktor kann beispielsweise an einem Halter, welcher an einem System, bestehend aus einem Scheibenquerträger und einer Scheibe, angebracht ist, fixiert sein, wodurch die Gesamtübertragungsfunktion HGes eine Bauteilübertragungsfunktion des Halters HH und eine Bauteilübertragungsfunktion des Systems HS , bestehend aus dem Scheibenquerträger und der Scheibe, umfasst. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Soundaktor und die Sensoreinheit in einer Vorrichtung kombiniert sind und Luftschalleinflüsse ausgeschlossen sind.
-
In der oben angegeben Notation ergibt sich für die Gesamtübertragungsfunktion
HGes somit:
-
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Soundaktor an zumindest einem zu Schwingungen anregbaren Bauteil des Kraftfahrzeugs fixiert ist und die Sensoreinheit in einem Kraftfahrzeuginnenraum angeordnet ist, wobei der Soundaktor und die Sensoreinheit durch das zumindest eine Bauteil voneinander fluidisch getrennt sind. Dadurch umfasst die Gesamtübertragungsfunktion HGes die zumindest eine Bauteilübertragungsfunktion HB und eine Luftübertragungsfunktion HL . Mit anderen Worten durchläuft das durch den Soundaktor abgegebene Eingangsschallsignal das zumindest eine Bauteil und die in dem Bereich zwischen dem Bauteil und der Sensoreinheit befindliche Luft, bis es durch die Sensoreinheit erfasst wird. Das Schallsignal wird somit zumindest durch das zumindest eine Bauteil und die Luft beeinflusst. Hierbei kann es sich um den Fall handeln, dass der Soundaktor beispielsweise an einem Halter, welcher an einem System, bestehend aus einem Scheibenquerträger und einer Scheibe, angebracht ist, fixiert ist .Die Sensoreinheit kann beispielsweise ein Mikrofon einer Freisprechanlage sein und in einem Kraftfahrzeuginnenraum angeordnet sein. Das durch die Fahrzeugakustik beeinflusste Eingangsschallsignal wird somit zumindest durch den Halter, dem System aus Scheibenquerträger und Scheibe und der Luft im Fahrzeuginnenraum beeinflusst. Durch diese Weiterbildung des Verfahrens ergibt sich der Vorteil, dass das beeinflusste Schallsignal im Fahrzeuginnenraum erfasst werden kann, wobei es sich um den Ort handelt, in dem sich der Fahrer des Kraftfahrzeugs befindet. Somit können auch schallbeeinflussende Änderungen im Fahrzeuginnenraum erfasst werden und nicht nur schallbeeinflussende Änderungen in einem Bauteil.
-
In der oben angegeben Notation ergibt sich für die Gesamtübertragungsfunktion
HGes somit:
-
Einer Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Eingangsschallsignal als Impulszeichen ausgegeben wird. Mit anderen Worten wird das Eingangsschallsignal als ein Schallsignal mit einer Ausgabelänge unter 1 Sekunde mit einer hohen Amplitude ausgegeben. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Zeit- und Frequenzverhalten eines Nachhalls erfasst werden kann.
-
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verfahren zumindest einmal während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs durchgeführt wurde. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass das Verfahren in einer Weiterbildung zumindest einmal während eines Fahrzeugbetriebs durchgeführt wird. Beispielsweise kann es sein, dass das Verfahren direkt nach der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs automatisch durchgeführt wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Kompensationsübertragungsfunktion regelmäßig erzeugt wird und somit für jeden Fahrzeugbetrieb eine gewünschte Geräuschkulisse sichergestellt wird.
-
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zumindest einmal nach der Generierung der Kompensationsübertragungsfunktion HKomp durch die Steuereinheit ein weiteres Eingangssignal erzeugt wird, welches von der Steuereinheit mittels der Kompensationsübertragungsfunktion HKomp in ein adaptiertes Eingangssignal X' transformiert wird. Mit anderen Worten transformiert die Steuereinheit zumindest einmal ein von ihre erzeugtes Eingangssignal X mittels der Kompensationsübertragungsfunktion HKomp in ein adaptiertes Eingangssignal X'. Beispielsweise kann die Steuereinheit die Kompensationsübertragungsfunktion HKomp verwenden, um ein Eingangssignal X in ein adaptiertes Eingangssignal X' zu transformieren, damit das Ist-Ausgangssignal Y mit dem Referenz-Ausgabesignal Y' übereinstimmt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass es möglich ist, eine bestimmte Geräuschkulisse in einem Kraftfahrzeug zu erzeugen, auch wenn die Akustik des jeweiligen Kraftfahrzeugs nicht richtig durch die Kompensationsreferenzübertragungsfunktion HKomp , Ref beschrieben wird.
-
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das adaptierte Eingangssignal durch die Steuereinheit an den Soundtraktor übermittelt wird. Daraufhin gibt der Soundtraktor ein adaptiertes Eingangsschallsignal aus. Die Sensoreinheit erfasst ein von der Fahrakustik beeinflusstes adaptiertes Ausgangsschallsignal und übermittelt ein adaptiertes Ist-Ausgangssignal an die Steuereinheit. Die Steuereinheit bestimmt eine Differenz zwischen dem adaptierten Ist-Ausgangssignal Y' und dem Referenz-Ausgangssignal. Beispielsweise kann ein Eingangssignal von der Steuereinheit der Art unter Verwendung der Kompensationsübertragungsfunktion transformiert werden, dass ein adaptiertes Ist-Ausgangssignal, welches von der Sensoreinheit generiert und an die Steuereinheit übermittelt wird, mit dem Referenz-Ausgangssignal übereinstimmt. Zur Überprüfung wird eine Differenz zwischen dem adaptierten Ist-Ausgangssignal und dem Referenz-Ausgangssignal ermittelt. Mittels dieser Differenz ist es möglich, die generierte Kompensationsübertragungsfunktion, den Soundaktor oder die Sensoreinheit zu überprüfen.
-
Die Erfindung sieht auch einen sensitiven Soundaktor vor, also eine Vorrichtung, welche sowohl als Soundaktor als auch als Sensoreinheit eingerichtet ist. Der sensitive Soundaktor sieht ein Koppelelement vor, zum Beispiel einen Stab, mittels welchem der sensitiven Soundaktor mechanisch mit dem Bauteil gekoppelt werden kann.
-
Der sensitive Soundaktor nutzt eine Magnetkraft, um das Koppelelement und damit das schwingende Bauteil mit einer Kraft und/oder Bewegung zu beaufschlagen. Dies macht es nötig, ein Magnetfeld zu erzeugen. Hierzu ist eine Felderzeugungseinrichtung vorgesehen, bei der sich zum Beispiel um einen Permanentmagneten handeln kann. Es kann als Felderzeugungseinrichtung auch ein Elektromagnet vorgesehen sein, durch welchen in vorteilhafter Weise ein stärkeres oder einstellbares Magnetfeld bereitgestellt werden kann. Andersherum kann für die Erzeugung eines Magnetfelds vorgegebener Feldstärke bei Nutzung eines Elektromagneten im Vergleich zu einem Permanentmagneten Gewicht eingespart werden.
-
In dem Magnetfeld ist eine elektrische Spule angeordnet, die dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem durch die Spule fließenden Spulenstrom das Koppelelement mit der Kraft und/oder Bewegung zu beaufschlagen. Beispielsweise kann also die elektrische Spule als Schwingspule in dem Magnetfeld angeordnet sein. Der bisher beschriebene Aufbau entspricht damit demjenigen des eingangs beschriebenen Rüttlers oder Shakers oder Soundaktors. Eine Steuereinheit dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von einem die Körperschwingung des Bauteils beschreibenden Ist-Ausgangssignal den Spulenstrom einzustellen. Hierdurch wird also die Bewegung oder Kraft der elektrischen Spule eingestellt, die auf das Koppelelement und damit auf das Bauteil wirkt.
-
Das besagte Magnetfeld weist einen Inhomogenitätsbereich auf. Mit anderen Worten unterscheiden sich die Magnet-Feldstärke und/oder die Ausrichtung der Magnet-Feldlinien innerhalb des in Homogenitätsbereichs an unterschiedlichen Orten oder Raumpunkten. Das Magnetfeld ist also örtlich inhomogen.
-
In diesem in Homogenitätsbereich ist nun eine mit dem Koppelelement (also zum Beispiel dem Stab) gekoppelte elektrische Messspule angeordnet, die dazu eingerichtet ist, eine in der Messspule induzierte elektrische Induktionsspannung auszugeben. Diese ausgegebene Induktionsspannung stellt das Ist-Ausgangssignal dar. Durch Anordnen der Messspule in dem Inhomogenitätsbereich wird erreicht, dass eine Bewegung der Messspule und damit eine Bewegung des mit der Messspule verbundenen Koppelelements eine Induktionsspannung verursacht, die als das Ist-Ausgangssignal genutzt werden kann. Bewegt sich also das Koppelelement, so ist dies durch das Ist-Ausgangssignal signalisiert. Daraufhin kann die Steuereinheit den Spulenstrom in der elektrischen Spule einstellen, um hierdurch eine Kraft und/oder Bewegung auf das Koppelelement aufzuschlagen oder dort zu erzeugen.
-
Durch die Erfindung ergibt sich also der Vorteil, dass unmittelbar an dem Koppelelement erkannt wird, ob sich dieses bewegt. Damit steht für die Steuereinheit ein Ist-Ausgangssignal bereit, dass direkt anzeigt, ob das mit dem Koppelelement gekoppelte oder verbundene Bauteil schwingt oder sich bewegt. Daraufhin kann die Steuereinheit durch Einstellen des Spulenstroms ebenfalls direkt an dem Koppelelement festlegen oder einstellen, in welchem Maß diese Schwingung oder Bewegung des Koppelelements verringert oder abgebremst oder gedämpft wird. Es ergibt sich also keine signifikante Verfälschung durch eine Übertragungsfunktion oder Zeitverzögerung, die zwischen Sensor (Messspule) und Aktor (elektrische Spule) wirksam sein könnte. Unter Körperschwingung ist in Zusammenhang mit der Erfindung insbesondere eine periodische Bewegung mit einer Frequenz größer als 5 Hz, insbesondere größer als 10 Hz zu verstehen. Eine Amplitude der Körperschwingung kann in einem Bereich von 100 µm bis 30 cm liegen.
-
Die Erfindung umfasst auch ein Kraftfahrzeug, welches zur Durchführung eines der angeführten Verfahren eingerichtet ist. Das Kraftfahrzeug weist hierzu einen Soundaktor und eine Steuereinheit. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet sein.
-
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
-
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 einen möglichen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2 eine mögliche Signalübertragung während der Durchführung des Verfahrens;
- 3 eine mögliche Signalübertragung während der Durchführung des Verfahrens unter Anwendung der Kompensationsübertragungsfunktion;
- 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einem sensitiven Soundaktor;
- 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßens Kraftfahrzeug mit einem Soundaktor und einer im Fahrzeug Innenraum angeordneten Sensoreinheit;
- 6 eine schematische Darstellung eines möglichen sensitiven Soundaktors; und
- 7 eine schematische Darstellung eines weiteren möglichen sensitiven Soundaktors.
-
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
-
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
1. zeigt einen möglichen Ablauf des Verfahrens. Eine Steuereinheit 1 generiert ein Eingangssignal X und übermittelt dieses an einen Soundaktor 2 P1. Das Eingangssignal X kann beispielsweise ein elektrisches Signal sein. Der Soundaktor 2 gibt nach Empfang des Eingangssignals X ein Schallsignal SX ab P2. Dabei kann es sich um ein Testzeichen handeln, dessen Frequenzspektrum und Lautstärke von dem Eingangssignal X abhängen kann. Das Eingangsschallsignal SX wird durch die Fahrzeugakustik beeinflusst, wodurch es hier sich jetzt um ein durch die Fahrzeugakustik beeinflusstes Ausgangsschallsignal SY handelt. Die Beeinflussung kann beispielsweise durch ein Resonanzverhalten eines Bauteils erfolgen. Das Ausgangsschallsignal SY kann durch eine Sensoreinheit 3 erfasst werden, welche daraufhin ein Ist-Ausgangssignal Y an die Steuereinheit 1 übermittelt P3. Bei der Sensoreinheit 3 kann es sich beispielsweise um ein Mikrofon handeln. Das Ist-Ausgangssignal Y kann beispielsweise ein elektrisches Signal sein. Die Steuereinheit 1 kann mittels eines Vergleiches des Ist-Ausgangssignals Y mit dem Eingangssignal X eine Gesamtübertragungsfunktion HGes generieren P4. In der Steuereinheit 1 kann eine Gesamtreferenzübertragungsfunktion HGes,Ref gespeichert sein. Diese kann eine Gesamtübertragungsfunktion HGes eines Referenzkraftfahrzeugs sein. Es kann sein, dass diese Gesamtreferenzübertragungsfunktion HGes,Ref experimentell oder mittels einer Simulation erzeugt wurde. Die Steuereinheit 1 kann die Gesamtübertragungsfunktion HGes mit der Gesamtreferenzübertragungsfunktion HGes,Ref vergleichen. Es kann sein, das die Steuereinheit 1 eine Kompensationsübertragungsfunktion HKomp generiert, welche das Verhältnis zwischen der Gesamtreferenzübertragungsfunktion HGes,Ref und der Gesamtübertragungsfunktion HGes beschreibt P5. Dabei kann es sich beispielsweise um eine frequenzabhängige Kompensationskurve handeln. Die Kompensationsübertragungsfunktion HKomp kann als Filter zur Erzeugung eines adaptierten Eingangssignals X' aus einem Eingangssignal X verwendet werden. Ein adaptiertes Eingangssignal X' ist ein Eingangssignal X welches mittels der Kompensationsübertragungsfunktion HKomp derart transformiert wurde, dass das letztendlich erzeugte Ist-Ausgangssignal Y mit einem Referenz-Ausgangssignal Y' zu einem bestimmten Grad übereinstimmt. Es kann sein, dass zumindest einmal nach der Generierung der Kompensationsübertragungsfunktion HKomp durch die Steuereinheit 1 ein Eingangssignal X erzeugt wird P6. Es kann sein, dass das Eingangssignal X von der Steuereinheit 1 mittels der Kompensationsübertragungsfunktion HKomp in ein adaptiertes Eingangssignal X' transformiert und an einen Soundaktor 2 übermittelt wird P7. Es kann sein, dass der Soundaktor ein adaptiertes Eingangsschallsignal SX' ausgibt P8. Ein durch die Fahrzeugakustik beeinflusstes Ausgangsschallsignal SY' kann von einer Sensoreinheit 3 erfasst werden, welche daraufhin ein adaptierte Ist-Ausgangssignal Y" an die Steuereinheit übermitteln kann P9. Es kann sein, dass die Steuereinheit 1 eine Differenz dY zwischen dem adaptierten Ist-Ausgangssignal Y" und dem Referenz-Ausgangssignal Y' bestimmt P10. Es wäre möglich, dass im Fall einer Überschreitung eines Grenzwertes durch die Differenz dY eine weitere Aktion durch die Steuereinheit 1 eingeleitet werden kann.
-
2 zeigt eine mögliche Signalübertragung eines Eingangssignals X. Ein Eingangssignal X kann von einer Steuereinheit 1 generiert werden. Es kann sein, dass das Eingangssignal X durch eine Gesamtübertragungsfunktion HGes in das Ist-Ausgangssignal Y transformiert wird. Es kann sein, dass sich die Gesamtübertragungsfunktion HGes aus einer Bauteilübertragungsfunktion HB des Halters des Soundtraktors HH , einer Bauteilbeauftragungsfunktion einer Scheibe HS und einer Luftübertragungsfunktion HL zusammensetzt. eine Scheibe kann beispielsweise eine Frontscheibe sein, an welcher ein Scheibenquerträger fixiert ist.
-
3 zeigt eine mögliche Signalübertragung eines Eingangssignals X. Es kann sein, dass das Eingangssignal X durch eine Kompensationsübertragungsfunktion HKomp und eine Gesamtübertragungsfunktion HGes in das Ist-Ausgangssignal Y transformiert wird. Dieses kann mit einem Referenz-Ausgangssignal Y' übereinstimmen. Es kann sein, dass sich die Gesamtübertragungsfunktion HGes aus einer Bauteilübertragungsfunktion HB des Halters des Soundtraktors HH , einer Bauteilbeauftragungsfunktion einer Scheibe HS und einer Luftübertragungsfunktion HL zusammensetzt.
-
4 ein Kraftfahrzeug Kfz mit einem sensitiven Soundaktor 4. In der Ausführung übermittelt die Steuereinheit 1 das Eingangssignal X an den Soundaktor 2, welcher in dem sensitiven Soundaktor 4 angeordnet sein kann. der Soundaktor kann daraufhin ein Eingangsschallsignal SX ausgeben. Das Eingangsschallsignal kann durch die akustischen Eigenschaften des Halters H und des Systems S, bestehend aus einem Scheibenquerträger und der Scheibe beeinflusst werden, wodurch es zu einem Ausgangsschallsignal SY werden kann. Die Beeinflussung kann durch die Gesamtübertragungsfunktion HGes beschrieben sein, welche sich aus der Bauteilübertragungsfunktion des Halters HH und des Systems HS zusammensetzt Die Beeinflussung kann beispielsweise von physikalisch relevanten Parametern, wie z.B. der Anbindungssteifigkeit des Halters H abhängig sein. Diese können sich beispielsweise über die Lebensdauer des Kraftfahrzeugs Kfz ändern. Das Ausgangsschallsignal SY kann von der in dem sensitiven Soundaktor 4 angeordneten Sensoreinheit 3 erfasst werden, welche das Ist-Ausgangssignal Y an die Steuereinheit übermittelt. Es kann sein, dass die Steuereinheit 1 aus dem Eingangssignal X und dem Ist-Ausgangssignal Y eine Gesamtübertragungsfunktion HGes generiert. Es kann sein, dass die Steuereinheit eine Gesamtreferenzübertragungsfunktion HGes,Ref mit der Gesamtübertragungsfunktion HGes vergleicht und eine Kompensationsübertragungsfunktion HKomp erzeugt.
-
5 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Soundaktor 2 und einer im Kraftfahrzeuginnenraum 5 angeordneten Sensoreinheit 3. In der Ausführung übermittelt die Steuereinheit 1 das Eingangssignal X an den Soundaktor 2. Der Soundaktor kann daraufhin ein Eingangsschallsignal SX ausgeben. Dies kann automatisch bei einer Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs Kfz erfolgen. Das Eingangsschallsignal SX kann beispielsweise ein Sinussweep oder ein Impulssignal sein. Das Eingangsschallsignal SX kann durch die akustischen Eigenschaften des Halters H, des Systems S, bestehend aus einem Scheibenquerträger und der Scheibe und der Luft L, welche sich zwischen der Scheibe und der Sensoreinheit 3 befindet, beeinflusst werden, wodurch es zu einem Ausgangsschallsignal SY werden kann. Die Beeinflussung kann durch die Gesamtübertragungsfunktion HGes beschrieben sein, welche sich aus der Bauteilgesamtübertragungsfunktion des Halters HH , des Systems S und der Luftübertragungsfunktion HL zusammensetzt. Die Beeinflussung kann beispielsweise von physikalisch relevanten Parametern, wie z.B. der Anbindungssteifigkeit des Halters H abhängig sein. Diese können sich beispielsweise über die Lebensdauer des Kraftfahrzeugs Kfz ändern. Das Ausgangsschallsignal SY kann von der in dem Kraftfahrzeuginnenraum 5 angeordneten Sensoreinheit 3 erfasst werden, welche das Ist-Ausgangssignal Y an die Steuereinheit übermittelt. Es kann sein, dass die Steuereinheit 1 aus dem Eingangssignal X und dem Ist-Ausgangssignal Y eine Gesamtübertragungsfunktion HGes generiert. Es kann sein, dass die Steuereinheit eine Gesamtreferenzübertragungsfunktion HGes,Ref mit der Gesamtübertragungsfunktion HGes vergleicht und eine Kompensationsübertragungsfunktion HKomp erzeugt.
-
6 zeigt ein Kraftfahrzeug Kfz, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einem Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, handeln kann. Dargestellt ist beispielhaft eine Halterung H, welche an einem System S, bestehend aus einem Scheibenquerträger und einer Scheibe, befestigt ist.
-
An der Halterung H kann der sensitive Soundaktor 4 bezüglich der Scheibe S festgehalten oder fixiert sein. Der sensitive Soundaktor 4 kann auch mit einer Steuereinheit 1 verbunden sein, die z.B. auf der Grundlage eines Mikrocontrollers oder Mikroprozessors gebildet sein kann. Der sensitive Soundaktor 4 weist des Weiteren ein Koppelelement 6 auf, das mit der Halterung H verbunden sein kann.
-
Durch die Abgabe eines Eingangsschallsignals SX können mittels einer periodischen Anregung, die Scheibe S und die Halterung H zu einer Körperschwingung angeregt werden. Hierdurch kann beispielhaft die Scheibe als Membran wirken und Schall abstrahlen. Es kann sein, dass das Eingangsschallsignal SX von den akustischen Eigenschaften der Halterung H und der Scheibe S beeinflusst wird, bevor es als Ausgangsschalsignal SY von der Sensoreinheit des sensitiven Soundaktors 4 erfasst wird. Die Sensoreinheit 3 kann nach dem Empfang des Ausgangsschallsignals SY ein Ist-Ausgangssignal Y an die Steuereinheit 1 übermitteln.
-
Im Folgenden ist die Funktionsweise des sensitiven Soundaktors 4 mit Bezug sowohl auf 1 also auch 2 veranschaulicht. Von dem sensitiven Soundaktor 4 sind hierzu ein Gehäuse 7 und eine in dem Gehäuse 7 angeordnete Felderzeugungseinrichtung 8 dargestellt. Das Koppelelement 6 kann mit einer Schwingspule 9 fest verbunden sein. Die Schwingspule 9 kann sich in einem Magnetfeld 10 der Felderzeugungseinrichtung 8 befindet. Die Schwingspule 9 repräsentiert allgemein eine elektrische Spule im Sinne der Erfindung. Das Koppelelement 6 und die Schwingspule 9 sind relativ zu der Felderzeugungseinrichtung 8 beweglich gelagert, z.B. für eine translatorische Bewegung.
-
Durch die Steuereinheit 1 kann ein Eingangssignal X zur Erzeugung eines Eingangsschallsignals SX mittels einer Körperschwingung durch Erzeugen eines Magnetfelds mittels der Schwingspule 9 in der Scheibe S erzeugt werden, indem das Magnetfeld der Schwingspule 9 mit dem Magnetfeld 10 der Felderzeugungseinrichtung 8 wechselwirkt.
-
7 veranschaulicht des Weiteren, wie zusätzlich zur Schwingspule 9 auch eine Messspule 11 mit dem Koppelelement 6 verbunden oder gekoppelt sein kann, sodass sowohl die Schwingspule 9 als auch die Messspule 11 von dem Magnetfeld 10 durchdrungen sind.
-
Zumindest im Bereich der Messspule 11 weist das Magnetfeld 10 dabei einen Inhomogenitätsbereichs 12 auf, sodass durch eine Eigenbewegung der Messspule 11 bezüglich der Felderzeugungseinrichtung 8 eine elektrische Induktionsspannung in der Messspule 11 induziert wird, die als Ist-Ausgangssignal Y an die Steuereinheit 1 übertragen werden kann.
-
Das Eingangssignal X kann dem Spulenstrom in der Schwingspule 9 entsprechen.
-
Durch Bereitstellen zweier Spulen 9, 11 können für die Messung mittels der Messspule 11 einerseits und für das Bewegen des Koppelelements 6 mittels der Schwingspule 9 unterschiedliche Induktivitäten LS und LA bereitgestellt werden. Damit ist eine Anpassung der jeweiligen Spule 9, 11 an deren Aufgabe unabhängig von der jeweils anderen Spule 9, 11 möglich.
-
Der sensitive Soundaktor 4 umfasst somit einen Soundaktor 2, der eine Abgabe eines Eingangsschallsignals SX auf der Grundlage eines elektromechanischen Wandlers in Form der Schwingspule 9 in dem Magnetfeld 10 durchführt. Er kann beispielsweise verwendet werden, um ein in einem Kraftfahrzeuginnenraum 5 wahrnehmbares Motorgeräusch zu erzeugen oder zu beeinflussen.
-
Bei dem sensitiven Soundaktor 4 sind dabei der Soundaktor 3 (oder kurz Aktor) in Form der Schwingspule 9 mit dem Koppelelement 6 und die Sensoreinheit 3 zum Detektieren des Ausgangsschallsignals SY in Form der Messspule 11 als integrierte Lösung oder integrierte Anordnung bereitgestellt, die die Sensoreinheit 3 und den Soundaktor 2 in sich vereint. Als technische Basis oder Ausgangsvorrichtung kann ein Soundaktor 2 genutzt werden. Dieser Soundaktor 2 kann dann derart modifiziert werden, dass mindestens zwei Schwingspulen vorgesehen sind, nämlich die elektrische Spule 9 für die Bewegungserzeugung und/oder Krafterzeugung einerseits und die Messspule 11 andererseits. Eine der Schwingspulen wird also als Sensoreinheit 3 und die andere als Soundaktor 2 benutzt. Somit können zwei Aufgaben, nämlich die Abgabe eines Eingangsschallzeichens SX und die Erfassung eines Ausgangsschallzeichens SY, in einem einzigen Bauteil vereint sein. Die Ansteuerung erfolgt über eine entsprechende Elektronik der Steuereinrichtung 17.
-
Grundlage ist somit z.B. ein Soundaktor oder allgemein ein Körperschallerreger mit mindestens zwei getrennten Schwingspulen, von denen eine als Sensor und eine als Aktor betrieben wird.
-
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Verfahren zur Generierung einer Kompensationsübertragungsfunktion bereitgestellt wird, welche es ermöglicht, ein Eingangssignal der Art auszugeben, dass eine gewünschte Schallcharakteristik in einem Kraftfahrzeug gegeben ist.
-
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 2312575 A2 [0003]
- US 6386039 B1 [0004]
- DE 102015112094 A1 [0005]