DE102019209438B4 - Motor vehicle with a system for reducing a sound pressure level in a motor vehicle interior and method for reducing the sound pressure level - Google Patents
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Abstract
Kraftfahrzeug (10), aufweisend mindestens eine Kraftfahrzeugentlüftungsöffnung (26), mit einem System (12) zur Reduktion eines Schalldruckpegels (32') in einem Innenraum (14) des Kraftfahrzeugs (10), umfassend eine Mikrofoneinrichtung (18),wobei die Mikrofoneinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, einen von außerhalb des Kraftfahrzeugs (10) in den Innenraum (14) des Kraftfahrzeugs (10) eindringenden Schall (32) innerhalb des Kraftfahrzeugs (10) an zumindest einer vorbestimmten Eindringstelle (26) zu erfassen und ein zu dem erfassten Schall (32) korrespondierendes Signal (40) an zumindest eine Schallerzeugungseinrichtung (24) für das Kraftfahrzeug (10) zu übermitteln, wobei das Signal (40) dazu eingerichtet ist, mittels der Schallerzeugungseinrichtung (24) in dem Innenraum (14) des Kraftfahrzeugs (10) einen Gegenschall (42) zur Reduktion des Schalldruckpegels (32') des eingedrungenen Schalls (32) zu erzeugen,wobei die zumindest eine vorbestimmte Eindringstelle (26) die Kraftfahrzeugentlüftungsöffnung (26) ist und sich im Bereich einer Radaufhängung des Kraftfahrzeugs (10) und/oder im Bereich eines Stoßfängers des Kraftfahrzeugs (10) befindet,wobei die Mikrofoneinrichtung (18) mindestens ein Mikrofon aufweist, das zum Erfassen des in den Innenraum (14) des Kraftfahrzeugs (10) eindringenden Schalls (32) ausgebildet und in einem zwischen dem Innenraum (14) und der Kraftfahrzeugentlüftungsöffnung (26) verlaufenden Luftpfad (36) an der Kraftfahrzeugentlüftungsöffnung (26) hinter einer Interieur-Verkleidung des Kraftfahrzeugs (10) angeordnet ist, wobei die Interieur-Verkleidung dazu ausgebildet ist, hochfrequente Anteile des eindringenden Schalls (32) im Sinne einer Tiefpassfilterung zu filtern.Motor vehicle (10), having at least one motor vehicle ventilation opening (26), with a system (12) for reducing a sound pressure level (32') in an interior (14) of the motor vehicle (10), comprising a microphone device (18), the microphone device ( 18) is set up to detect a sound (32) penetrating from outside the motor vehicle (10) into the interior (14) of the motor vehicle (10) inside the motor vehicle (10) at at least one predetermined penetration point (26) and to to transmit the signal (40) corresponding to the detected sound (32) to at least one sound-generating device (24) for the motor vehicle (10), the signal (40) being set up to be transmitted by means of the sound-generating device (24) in the interior (14) of the motor vehicle (10) to generate an anti-sound (42) to reduce the sound pressure level (32') of the sound (32) that has penetrated, the at least one predetermined point of penetration (26) being the motor vehicle vent vent opening (26) and is located in the area of a wheel suspension of the motor vehicle (10) and/or in the area of a bumper of the motor vehicle (10), the microphone device (18) having at least one microphone which is used to record the air entering the interior (14 ) of the motor vehicle (10) and is arranged in an air path (36) running between the interior (14) and the motor vehicle ventilation opening (26) on the motor vehicle ventilation opening (26) behind an interior paneling of the motor vehicle (10). , wherein the interior paneling is designed to filter high-frequency components of the penetrating sound (32) in terms of low-pass filtering.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem System zur Reduktion eines Schalldruckpegels eines in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs eingedrungenen Schalls sowie ein entsprechendes Verfahren. Das erfindungsgemäße System weist hierzu eine Mikrofoneinrichtung auf.The invention relates to a motor vehicle with a system for reducing a sound pressure level of a sound that has penetrated into an interior of the motor vehicle, and a corresponding method. For this purpose, the system according to the invention has a microphone device.
Schall ist definiert als mechanische Welle in einem elastischen Medium. Luftschall ist entsprechend insbesondere eine solche mechanische Welle im Medium Luft und damit eine Druckwelle. Mit Schalldruck wird die an einem beobachteten Ort durch Schall hervorgerufene Druckschwankung bezeichnet. Der Schalldruckpegel ist das Verhältnis des beobachteten Schalldrucks zu einem Bezugsschalldruck und kann in Dezibel (dB) angegeben sein. Der Schalldruckpegel bestimmt die Lautstärke eines Schallereignisses oder Geräuschs.Sound is defined as a mechanical wave in an elastic medium. Correspondingly, airborne sound is in particular such a mechanical wave in the medium of air and thus a pressure wave. The pressure fluctuation caused by sound at an observed location is called sound pressure. The sound pressure level is the ratio of the observed sound pressure to a reference sound pressure and can be specified in decibels (dB). The sound pressure level determines the loudness of a sound event or noise.
Schall oder eine Schallwelle kann mittels eines elektrischen Schallwandlers, beispielsweise mittels einer Mikrofoneinrichtung mit zumindest einem Mikrofon, in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Ein zu dem Schall korrespondierendes elektrisches Signal kann umgekehrt ebenfalls mittels eines elektroakustischen Wandlers, beispielsweise mittels einer Schallerzeugungseinrichtung mit zumindest einem Lautsprecher, in einen Schall umgewandelt werden.Sound or a sound wave can be converted into an electrical signal by means of an electrical sound transducer, for example by means of a microphone device with at least one microphone. Conversely, an electrical signal corresponding to the sound can also be converted into a sound by means of an electroacoustic converter, for example by means of a sound generating device with at least one loudspeaker.
Gegenläufige Schallwellen, auch bezeichnet als Schall und Gegenschall, können bei Überlagerung negativ oder destruktiv interferieren, was in einer Reduktion des verbleibenden oder summierten Schalls resultiert. Dieser Effekt liegt der Methode der aktiven Geräuschreduktion (ANR - active noise reduction) oder aktiven Geräuschunterdrückung (ANC - active noise cancellation) zugrunde.Opposing sound waves, also referred to as sound and anti-sound, can interfere negatively or destructively when superimposed, resulting in a reduction of the remaining or summed sound. This effect underlies the active noise reduction (ANR) or active noise cancellation (ANC) method.
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Reduktion oder Unterdrückung eines Geräuschs in einem Kraftfahrzeuginnenraum mittels der Erzeugung von zu einem erfassten Schall korrespondierenden Gegenschall.The invention relates in general to the reduction or suppression of a noise in a motor vehicle interior by means of generating counter-sound that corresponds to a detected sound.
Systeme sowie Verfahren zur aktiven Geräuschunterdrückung im Fahrzeuginnenraum sind grundsätzlich bekannt. Diese befassen sich bevorzugt mit der Geräuschunterdrückung in räumlich eng begrenzten, insbesondere kanal- oder röhrenförmigen Volumen.Systems and methods for active noise suppression in the vehicle interior are known in principle. These are preferably concerned with noise suppression in spatially limited, in particular channel or tubular, volumes.
Die
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Ein Nachteil bei den bekannten Systemen zur aktiven Geräuschunterdrückung ist es, dass die Geräuschunterdrückung notwendiger Weise auf einen räumlich begrenzten Bereich, nämlich räumlich eingegrenzte Kanäle oder Röhren, beschränkt sein muss. Dies ergibt sich aus dem Frequenzspektrum des zu reduzierenden Schalls, da ein Richtungsgleichlauf des Schalls und des Gegenschalls gewährleistet sein muss, um eine destruktive Interferenz in einem gesamten vorgegebenen Raumbereich zu erhalten. Ein weiterer Nachteil ist es, dass lediglich die Wellenformcharakteristiken eines gemäß eindeutigen Vorgaben synthetisierten Schalls verarbeitet werden, nicht jedoch die Wellenformcharakteristiken eines solchen Schalls, wie er durch real auftretende Schallereignisse erzeugt wird.A disadvantage with the known systems for active noise cancellation is that the noise cancellation must necessarily be limited to a spatially restricted area, namely spatially restricted ducts or tubes. This results from the frequency spectrum of the sound to be reduced, since directional synchronization of the sound and the counter-sound must be guaranteed in order to obtain destructive interference in an entire specified room area. Another disadvantage is that only the waveform characteristics of a sound synthesized according to clear specifications are processed, but not the waveform characteristics of such a sound as it is generated by sound events that actually occur.
Bekanntermaßen durchläuft eine Schallwelle, die von außerhalb eines Kraftfahrzeugs in den Kraftfahrzeuginnenraum eindringt, auf ihrem Weg Karosseriebauteile und/oder eine Interieur-Verkleidung des Kraftfahrzeugs. Dies führt dazu, dass die Schallwelle, welche in der Regel aus einer Vielzahl einander überlagernder Schallwellen unterschiedlicher Frequenzen besteht, gefiltert wird. Es werden insbesondere hochfrequente Anteile im Sinne einer Tiefpassfilterung durch die Fahrzeugkarosserie und/oder die Interieur-Verkleidung und/oder durch sogenannte Absorberfleece gefiltert oder unterdrückt. Dies gilt insbesondere für Anteile ab Frequenzen größer als 100 Hz. In der Regel verbleiben tieffrequente Schallanteile, welche im Fahrgastinnenraum zu einem Schalldruckpegel führen, der beispielsweise als ein Wummern oder Dröhnen nachteilig wahrnehmbar ist.As is known, a sound wave that penetrates into the interior of the motor vehicle from outside a motor vehicle passes through body components and/or an interior paneling of the motor vehicle on its way. This causes the sound wave, which is usually made up of a lot number of superimposed sound waves of different frequencies is filtered. In particular, high-frequency components are filtered or suppressed in the sense of low-pass filtering by the vehicle body and/or the interior paneling and/or by so-called absorber fleece. This applies in particular to components from frequencies greater than 100 Hz. As a rule, low-frequency sound components remain, which lead to a sound pressure level in the passenger compartment, which is disadvantageously perceptible, for example, as a rumbling or droning.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalldruckpegel eines eindringenden Schalls, insbesondere den durch die genannten tieffrequenten Anteile erzeugten Schalldruckpegel, in einem Kraftfahrzeuginnenraum zu reduzieren.The invention is based on the object of reducing a sound pressure level of an penetrating sound, in particular the sound pressure level generated by the low-frequency components mentioned, in a motor vehicle interior.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.The object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous developments of the invention are described by the dependent patent claims, the following description and the figures.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass Schall insbesondere an klar definierten und bekannten Eindringstellen in den Fahrgastinnenraum eindringt und dort gemäß einer Tiefpassfilterung gefiltert wird.The invention is based on the finding that sound penetrates into the passenger compartment in particular at clearly defined and known penetration points and is filtered there in accordance with low-pass filtering.
Durch die Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit einem System zur Reduktion eines Schalldruckpegels in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Bei dem Innenraum handelt es sich insbesondere um den Fahrgastinnenraum oder Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs. Das System umfasst dabei eine Mikrofoneinrichtung. Die Mikrofoneinrichtung ist dazu eingerichtet, einen von außerhalb des Kraftfahrzeugs in den Innenraum des Kraftfahrzeugs eindringenden Schall innerhalb des Kraftfahrzeugs an zumindest einer vorbestimmten Eindringstelle zu erfassen. Die Erfassung des Schalls kann dabei beispielsweise mittels eines Mikrofons erfolgen. Erfindungsgemäß ist die Mikrofoneinrichtung also nicht an einer beliebigen Stelle innerhalb des Kraftfahrzeugs und/oder des Kraftfahrzeuginnenraums angeordnet, sondern an einer vorbestimmten Schall-Eindringstelle. Der eindringende Schall wird also vorteilhafter Weise direkt dort erfasst, wo er in den Fahrgastinnenraum eindringt.The invention provides a motor vehicle with a system for reducing a sound pressure level in an interior of the motor vehicle. The interior is in particular the passenger compartment or passenger compartment of the motor vehicle. The system includes a microphone device. The microphone device is set up to detect a sound penetrating from outside the motor vehicle into the interior of the motor vehicle at at least one predetermined penetration point inside the motor vehicle. The sound can be recorded, for example, by means of a microphone. According to the invention, the microphone device is therefore not arranged at any arbitrary point within the motor vehicle and/or the motor vehicle interior, but rather at a predetermined sound penetration point. The penetrating sound is thus advantageously detected directly where it penetrates into the passenger compartment.
Die vorbestimmte Eindringstelle, an der der in den Innenraum des Kraftfahrzeugs eindringende Schall erfasst wird, ist vorteilhafterweise so festgelegt, dass an ihr insbesondere die oben erwähnten tieffrequenten Schallanteile auftreten, welche nach genannter Filterung des eindringenden Schalls mittels der Fahrzeugkarosserie und/oder der Interieur-Verkleidung und/oder mittels sogenannter Absorberfleece verbleiben. Die Erfassung erfolgt also im Inneren oder innerhalb des Kraftfahrzeugs, d.h. innerhalb des durch die Außenhaut oder das Außenblech des Kraftfahrzeugs umgrenzten Bereichs. Der eindringende Schall umfasst im Bereich der vorbestimmten Eindringstelle bevorzugt Schallwellen, die sich in einem Frequenzbereich unterhalb von 100 Hz (niederfrequenter Frequenzbereich), insbesondere in einem Frequenzbereich zwischen 8 Hz und 100 Hz, insbesondere zwischen 20 Hz und 80 Hz befinden. Mit anderen Worten wird die Stelle für die Schallerfassung derart gewählt, dass sich für Frequenzen dieses Frequenzbereichs keine selbständige Auslöschung z.B. aufgrund der Fahrzeuggeometrie ergibt. Damit wird eine zuverlässige Erfassung dieses Frequenzbereich erreicht.The predetermined penetration point at which the sound penetrating the interior of the motor vehicle is detected is advantageously defined in such a way that the above-mentioned low-frequency sound components in particular occur at it, which after the filtering of the penetrating sound by means of the vehicle body and/or the interior paneling and/or by means of so-called absorber fleece. The detection therefore takes place inside or inside the motor vehicle, i.e. within the area delimited by the outer skin or the outer panel of the motor vehicle. In the area of the predetermined penetration point, the penetrating sound preferably comprises sound waves which are in a frequency range below 100 Hz (low-frequency frequency range), in particular in a frequency range between 8 Hz and 100 Hz, in particular between 20 Hz and 80 Hz. In other words, the location for sound detection is selected in such a way that there is no automatic cancellation for frequencies in this frequency range, e.g. due to the vehicle geometry. This achieves reliable detection of this frequency range.
Unter der Annahme, dass die Schallausbreitungsgeschwindigkeit im Medium Luft 343 m/s beträgt, weisen Schallwellen in dem genannten Frequenzbereich Wellenlängen zwischen 3 m und 45 m auf. Diese Wellenlängen liegen somit mindestens in der Größenordnung der Raumabmessungen eines typischen Kraftfahrzeuginnenraums und somit in der Größenordnung des Raumvolumens, innerhalb dessen es zu einer Reduktion des resultierenden Schalldruckpegels kommen soll. Dies ist eine vorteilhafte Voraussetzung für eine erfolgreiche Reduktion eines Schalldruckpegels mittels Gegenschalls, da eine Ausrichtung der Ausbreitungsrichtung des Gegenschalls in Bezug zum eingedrungenen Schall weniger genau erfolgen kann. Die Dämpfung höherfrequenter Schallanteile oder Schallwellen, insbesondere solcher Schallwellen, deren Wellenlängen kleiner als die Abmessungen des Raumvolumens sind, innerhalb dessen es zur Reduktion des resultierenden Schalldruckpegels kommen soll, gelingt mittels Gegenschall bekannterma-ßen nur bei Richtungsgleichlauf des eingedrungenen Schalls und des Gegenschalls.Assuming that the speed of sound propagation in air is 343 m/s, sound waves in the frequency range mentioned have wavelengths between 3 m and 45 m. These wavelengths are therefore at least in the order of magnitude of the room dimensions of a typical motor vehicle interior and thus in the order of magnitude of the room volume within which a reduction in the resulting sound pressure level is to occur. This is an advantageous prerequisite for a successful reduction of a sound pressure level by means of counter-noise, since the propagation direction of the counter-noise can be aligned less precisely in relation to the sound which has penetrated. The damping of higher-frequency sound components or sound waves, in particular those sound waves whose wavelengths are smaller than the dimensions of the room volume within which the resulting sound pressure level is to be reduced, is known to only succeed by means of counter-noise if the penetrating sound and the counter-noise are in the same direction.
Die Mikrofoneinrichtung ist erfindungsgemäß dazu eingerichtet, ein zu dem erfassten Schall korrespondierendes Signal zu erzeugen, also ein elektrisches und/oder digitales Signal. Mit anderen Worten ist die Mikrofoneinrichtung ein elektroakustischer Wandler oder ein Schallwandler, der nach elektromagnetischem oder elektrodynamischem oder elektrostatischem oder gemäß einem anderen bekannten Prinzip der Wandlung von Schall in das Signal arbeitet. Weiterhin ist die Mikrofoneinrichtung dazu ausgebildet, das erzeugte Signal an zumindest eine Schallerzeugungseinrichtung für das Kraftfahrzeug zu übermitteln oder zu übersenden, weist also eine entsprechende, von dem Fachmann zu wählende Schnittstelle auf. Das Übermitteln oder Übersenden des Signals an die Schallerzeugungseinrichtung kann beispielsweise kabellos, also über eine Funkverbindung, oder kabelgebunden erfolgen.According to the invention, the microphone device is set up to generate a signal corresponding to the recorded sound, ie an electrical and/or digital signal. In other words, the microphone device is an electroacoustic converter or a sound converter that works according to the electromagnetic or electrodynamic or electrostatic principle or according to another known principle of converting sound into the signal. Furthermore, the microphone device is designed to transmit or transmit the generated signal to at least one sound generating device for the motor vehicle, ie it has a corresponding interface to be selected by the person skilled in the art. The transmission or transmission of the signal to the sound generating device can, for example, take place wirelessly, ie via a radio link, or by cable.
Das zu dem erfassten Schall korrespondierende Signal ist erfindungsgemäß dazu eingerichtet, mittels der Schallerzeugungseinrichtung in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs einen Gegenschall zur Reduktion des Schalldruckpegels des eingedrungenen Schalls zu erzeugen. Das Signal trägt also nicht nur die Information über den zu ihm korrespondierenden Schall, sondern zusätzlich die Information über einen entsprechenden Gegenschall. Diese Gegenschall-Information kann in der Mikrofoneinrichtung oder in der Schallerzeugungseinrichtung erzeugt oder berechnet werden. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass der aus dem Signal mittels der Schallerzeugungseinrichtung erzeugte Gegenschall mit dem eingedrungenen Schall negativ oder destruktiv interferiert. Hierzu kann die Phaseninformation des erfassten Schalls in an sich bekannter Weise zugrunde gelegt werden. Eine solche negative Interferenz von Schall und Gegenschall resultiert wie eingangs erwähnt in einer deutlichen Reduktion, insbesondere in einer gegenseitigen Auslöschung, von Schall und Gegenschall (ANR/ANC - active noise reduction/active noise cancellation).According to the invention, the signal corresponding to the detected sound is set up to generate counter-sound in the interior of the motor vehicle by means of the sound-generating device in order to reduce the sound pressure level of the sound that has penetrated. The signal therefore not only carries information about the sound that corresponds to it, but also information about a corresponding counter-sound. This anti-sound information can be generated or calculated in the microphone device or in the sound generation device. In other words, it is provided that the counter-sound generated from the signal by the sound-generating device interferes negatively or destructively with the sound that has penetrated. For this purpose, the phase information of the detected sound can be taken as a basis in a manner known per se. Such a negative interference of sound and anti-noise results, as mentioned at the outset, in a significant reduction, in particular in mutual cancellation, of sound and anti-noise (ANR/ANC—active noise reduction/active noise cancellation).
In vorteilhafter Weise kann die Schallerzeugungseinrichtung für das Kraftfahrzeug bereits fest im Kraftfahrzeug verbaut und beispielsweise Teil eines Entertainmentsystems des Kraftfahrzeugs sein. Dadurch können Herstellungskosten reduziert werden.The sound-generating device for the motor vehicle can advantageously already be permanently installed in the motor vehicle and, for example, be part of an entertainment system in the motor vehicle. Manufacturing costs can be reduced as a result.
Erfindungsgemäß ist mindestens ein Mikrofon der Mikrofoneinrichtung in einem zwischen dem Innenraum des Kraftfahrzeugs und mindestens einer Kraftfahrzeugentlüftungsöffnung verlaufenden Luftpfad angeordnet. In dem Fall ist die vorbestimmte Eindringöffnung also eine Kraftfahrzeugentlüftungsöffnung. Die Kraftfahrzeugentlüftungsöffnung befindet sich im Bereich der Radaufhängung des Kraftfahrzeugs und/oder im Bereich eines Stoßfängers. Der Bereich zwischen dieser Entlüftungsöffnung und dem Innenraum des Kraftfahrzeugs, also der Bereich, innerhalb dessen ein durch die Kraftfahrzeugentlüftungsöffnung eindringender Schall sich ausbreitet, wird hier als Luftpfad bezeichnet. Der Luftpfad kann beispielsweise durch ein Entlüftungsrohr gebildet oder abgegrenzt sein. Innerhalb dieses Luftpfads ist also ein Mikrofon der Mikrofoneinrichtung angeordnet. Ein jeweiliges Mikrofon ist dabei an der Entlüftungsöffnung oder beispielsweise im Bereich des Kraftfahrzeugkofferraums und/oder hinter einer Interieur-Verkleidung des Kraftfahrzeugs angeordnet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass gezielt der durch die Entlüftungsöffnung eindringende Schall durch das Mikrofon erfasst werden kann.According to the invention, at least one microphone of the microphone device is arranged in an air path running between the interior of the motor vehicle and at least one motor vehicle ventilation opening. In this case, the predetermined penetration opening is therefore a motor vehicle ventilation opening. The motor vehicle ventilation opening is located in the area of the wheel suspension of the motor vehicle and/or in the area of a bumper. The area between this ventilation opening and the interior of the motor vehicle, ie the area within which sound penetrating through the motor vehicle ventilation opening propagates, is referred to here as the air path. The air path can be formed or delimited by a ventilation pipe, for example. A microphone of the microphone device is therefore arranged within this air path. A respective microphone is arranged on the ventilation opening or, for example, in the area of the motor vehicle trunk and/or behind an interior paneling of the motor vehicle. This results in the advantage that the sound penetrating through the ventilation opening can be specifically detected by the microphone.
Durch die Erfindung, insbesondere durch die Wahl der vorbestimmten Eindringstelle innerhalb des Kraftfahrzeugs, ergibt sich der Vorteil, dass die Methode der aktiven Geräuschunterdrückung in einem unregelmäßig geformten Raumvolumen, nämlich einem Kraftfahrzeuginnenraum, angewendet werden kann. Die Erfindung nutzt dabei insbesondere den synergetischen Effekt zwischen der Tiefpassfilterung des von außen in den Kraftfahrzeuginnenraum eindringenden Schalls durch Teile der Karosserie und/oder der Innenraumverkleidung und/oder durch Absorberfleece und dem physikalischen Effekt, dass Schallwellen mit Frequenzen in dem oben genannten niedrigen Hertz-Bereich (kleiner als 100 Hz) auch im Raumvolumen eines Fahrgastraums durch die Methode der Gegenschallerzeugung reduziert werden können.The invention, in particular the selection of the predetermined penetration point within the motor vehicle, results in the advantage that the method of active noise suppression can be used in an irregularly shaped spatial volume, namely a motor vehicle interior. The invention uses in particular the synergetic effect between the low-pass filtering of the sound penetrating from the outside into the motor vehicle interior through parts of the bodywork and/or the interior lining and/or through absorber fleece and the physical effect that sound waves with frequencies in the above-mentioned low Hertz range (less than 100 Hz) can also be reduced in the volume of a passenger compartment by the method of generating counter-noise.
Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes embodiments that result in additional advantages.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das System eine Reglereinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Abweichung des Schalldruckpegels im Innenraum des Kraftfahrzeugs von einem vorbestimmten Sollschalldruckpegel zu erfassen. Mit anderen Worten überwacht die Reglereinheit den Schalldruckpegel, der sich im Kraftfahrzeuginnenraum durch die Reduktion mittels der beschriebenen Gegenschallerzeugung einstellt. Dieser Ist-Wert des Schalldruckpegels wird durch die Reglereinheit mit einem vorbestimmten Soll-Wert für den Schalldruckpegel verglichen. Die Reglereinheit ist des Weiteren dazu ausgebildet, das besagte, für die Schallerzeugungseinrichtung bestimmte Signal anzupassen, um die erfasste Abweichung zu minimieren. Mit anderen Worten ist die Reglereinheit dazu in der Lage, das Signal zu modulieren oder anzupassen, so dass es bei einer Wiedergabe mittels der Schallerzeugungseinrichtung einen angepassten oder korrigierten oder nachgeführten Gegenschall erzeugt. Dadurch kann die Abweichung zwischen Ist-Wert des Schalldruckpegels und dem vorbestimmten Sollschalldruckpegel minimiert werden. Eine Reglereinheit kann beispielsweise durch einen Mikrocontroller realisiert sein. Als Algorithmus für die Regelung kann zum Beispiel eine PID-Regelung (PID - proportional, integral, differential) zugrunde gelegt werden.According to one embodiment, the system includes a control unit that is designed to detect a deviation of the sound pressure level in the interior of the motor vehicle from a predetermined target sound pressure level. In other words, the control unit monitors the sound pressure level that occurs in the motor vehicle interior as a result of the reduction by means of the generation of counter-noise described. This actual value of the sound pressure level is compared by the control unit with a predetermined target value for the sound pressure level. The controller unit is also designed to adjust said signal intended for the sound generating device in order to minimize the detected deviation. In other words, the control unit is able to modulate or adapt the signal so that it generates an adapted or corrected or tracked counter-sound when it is reproduced by means of the sound generating device. As a result, the deviation between the actual value of the sound pressure level and the predetermined setpoint sound pressure level can be minimized. A control unit can be implemented by a microcontroller, for example. A PID control (PID—proportional, integral, differential), for example, can be used as the basis for the control algorithm.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das System mindestens einen Lautsprecher, der dazu eingerichtet ist, das zu dem von der Mikrofoneinrichtung erfassten Schall korrespondierende Signal zu empfangen und mittels des Signals in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs einen Gegenschall zur Reduktion des Schalldruckpegels des eingedrungenen Schalls zu erzeugen. Mit anderen Worten gibt es zusätzlich zu der bereits im Kraftfahrzeug vorhandenen Schallerzeugungseinrichtung (beispielsweise derjenigen des Infotainmentsystems) mindestens einen zusätzlichen Lautsprecher, also einen zusätzlichen elektroakustischen Wandler. Dieser zusätzliche elektroakustische Wandler kann vorteilhafterweise auf einen vorbestimmten Frequenzbereich beschränkt sein, der ausschließlich für die Gegenschallerzeugung notwendig ist, also z.B. auf Frequenzen kleiner als 300 Hz oder kleiner als 150 Hz. Es kann vorgesehen sein, dass die Frequenzbereiche von der im Kraftfahrzeug vorhandenen Schallerzeugungseinrichtung, welche beispielsweise ein zu einem Entertainmentsystem oder Infotainmentsystem des Kraftfahrzeugs gehörender Lautsprecher sein kann, und von dem zusätzlichen Lautsprecher sich ergänzen. Der zusätzliche Lautsprecher kann vorteilhafter Weise beliebig innerhalb des Fahrgastinnenraums platziert werden. Dadurch kann vorhandener Bauraum optimal ausgenutzt werden. Ein System gemäß dieser Ausführungsform kann in vorteilhafter Weise als Nachrüstungs- oder Retrofit-Ausstattung für ein Kraftfahrzeug verwendet werden. Es kann sich bei dem zusätzlichen Lautsprecher beispielsweise um einen Subwoofer handeln. Der zusätzliche Lautsprecher kann in einem Kofferraum oder unter einer Rückbank oder unter einem Fahrzeugsitz des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Mittels des zusätzlichen Lautsprechers und/oder mittels der Schallerzeugungseinrichtung für das Kraftfahrzeug kann bevorzugt ein niederfrequenter Gegenschall, insbesondere ein Gegenschall in einem Frequenzbereich unterhalb von 100 Hz, erzeugt werden.According to an advantageous development, the system comprises at least one loudspeaker which is set up to receive the signal corresponding to the sound detected by the microphone device and to use the signal to generate counter-sound in the interior of the motor vehicle to reduce the sound pressure level of the sound that has penetrated. In other words, there is at least one additional loudspeaker, that is to say an additional electroacoustic converter, in addition to the sound generating device already present in the motor vehicle (for example that of the infotainment system). This additional electroacoustic converter can be used be partially limited to a predetermined frequency range that is only necessary for the generation of counter-noise, e.g. to frequencies less than 300 Hz or less than 150 Hz Entertainment system or infotainment system of the motor vehicle can be belonging speaker, and complement each other from the additional speaker. The additional loudspeaker can advantageously be placed anywhere within the passenger compartment. As a result, the available installation space can be optimally utilized. A system according to this embodiment can be advantageously used as an aftermarket or retrofit kit for a motor vehicle. The additional loudspeaker can be a subwoofer, for example. The additional loudspeaker can be arranged in a trunk or under a back seat or under a vehicle seat of the motor vehicle. By means of the additional loudspeaker and/or by means of the sound generating device for the motor vehicle, a low-frequency counter-noise, in particular counter-noise in a frequency range below 100 Hz, can preferably be generated.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das System eine Aktivierungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, Betriebsdaten betreffend einen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs zu empfangen. Ein solcher Betriebszustand kann beispielsweise ein Motorbetriebszustand und/oder ein Betriebszustand von Assistenzsystemen, beispielsweise eines Navigationssystems und/oder anderer Mediensysteme des Kraftfahrzeugs sein. Die Aktivierungseinrichtung ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Betriebszustand das System automatisch zu aktivieren. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Aktivierungseinrichtung das System in einem Motorbetriebszustand aktiviert, der beispielsweise durch eine Motordrehzahl in Kombination mit einem Getriebezustand darauf hindeutet, dass das Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeit größer 50 km/h bewegt wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das System erst dann aktiviert wird, wenn mit einem erhöhten Schalleintrag (beispielsweise bedingt durch eine erhöhte Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs) durch die vorbestimmte Eindringstelle zu rechnen ist. Ansonsten bleibt das System in einem inaktiven Zustand, was vorteilhafter Weise den Verbrauch des Kraftfahrzeugs reduziert.According to one advantageous development, the system includes an activation device that is set up to receive operating data relating to an operating state of the motor vehicle. Such an operating state can be, for example, an engine operating state and/or an operating state of assistance systems, for example a navigation system and/or other media systems of the motor vehicle. The activation device is set up to automatically activate the system as a function of a predetermined operating state. For example, it can be provided that the activation device activates the system in an engine operating state which indicates, for example through an engine speed in combination with a transmission state, that the motor vehicle is being moved at a speed greater than 50 km/h. This results in the advantage that the system is only activated when an increased input of sound (for example due to an increased speed of the motor vehicle) is to be expected through the predetermined penetration point. Otherwise the system remains in an inactive state, which advantageously reduces the fuel consumption of the motor vehicle.
Es kann vorgesehen sein, dass die Aktivierungseinrichtung eine manuelle Bedieneinheit aufweist und dazu eingerichtet ist, einen Schaltzustand und/oder ein Schaltsignal von der manuellen Bedieneinheit zu empfangen. Die manuelle Bedieneinheit kann dabei als mechanischer Schalter (beispielsweise als Kippschalter oder Knopf) und/oder kapazitiv (als Touchscreen oder anderweitig berührungssensitive Oberfläche) ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, dass die Aktivierungseinrichtung bei Empfangen des Schaltsignals und/oder bei Erkennen eines vorbestimmten Schaltzustands das System unabhängig von dem Betriebszustand des Kraftfahrzeugs aktiviert und deaktiviert. Mit anderen Worten kann das System manuell, beispielsweise durch einen Fahrzeuginsassen, an- und ausgeschaltet werden, wobei die automatische Aktivierung des Systems überschrieben wird.It can be provided that the activation device has a manual operating unit and is set up to receive a switching state and/or a switching signal from the manual operating unit. The manual control unit can be designed as a mechanical switch (for example as a toggle switch or button) and/or capacitive (as a touchscreen or other touch-sensitive surface). Provision can be made for the activation device to activate and deactivate the system independently of the operating state of the motor vehicle when it receives the switching signal and/or when it detects a predetermined switching state. In other words, the system can be switched on and off manually, for example by a vehicle occupant, overriding the automatic activation of the system.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, ist zumindest eine der Kraftfahrzeugentlüftungsöffnungen im Kofferraum des Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Mikrofoneinrichtung ist in dem Fall dazu eingerichtet, einen von außerhalb des Kraftfahrzeugs in den Kofferraum des Kraftfahrzeugs eindringenden Schall an der zumindest einen Kraftfahrzeugentlüftungsöffnung im Kofferraum des Kraftfahrzeugs zu erfassen.According to an advantageous development of the motor vehicle according to the invention, at least one of the motor vehicle ventilation openings is arranged in the trunk of the motor vehicle. In this case, the microphone device is set up to detect a sound penetrating from outside the motor vehicle into the trunk of the motor vehicle at the at least one motor vehicle ventilation opening in the trunk of the motor vehicle.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus ausgestaltet.The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Reduktion eines Schalldruckpegels in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs mittels eines Systems. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofoneinrichtung einen von außerhalb des Kraftfahrzeugs in den Innenraum des Kraftfahrzeugs eindringenden Schall an zumindest einer vorbestimmten Eindringstelle innerhalb des Kraftfahrzeugs erfasst und ein zu dem erfassten Schall korrespondierendes Signal an zumindest eine Schallerzeugungseinrichtung für das Kraftfahrzeug übermittelt, wobei das Signal mittels der Schallerzeugungseinrichtung in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs einen Gegenschall zur Reduktion des Schalldruckpegels des eingedrungenen Schalls erzeugt.The invention also relates to a method for reducing a sound pressure level in an interior of a motor vehicle using a system. The method is characterized in that the microphone device detects a sound penetrating from outside the motor vehicle into the interior of the motor vehicle at at least one predetermined penetration point inside the motor vehicle and transmits a signal corresponding to the detected sound to at least one sound generating device for the motor vehicle, the signal counter-sound is generated in the interior of the motor vehicle by means of the sound-generating device in order to reduce the sound pressure level of the sound that has penetrated.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes developments of the method according to the invention, which have features as have already been described in connection with the developments of the motor vehicle according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes the combinations of features of the described embodiments.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen System zur Reduktion eines Schalldruckpegels in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs, und -
2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 a schematic representation of a motor vehicle with a system according to the invention for reducing a sound pressure level in the interior of the motor vehicle, and -
2 a schematic representation of the method according to the invention.
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.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention to be considered independently of one another, which also develop the invention independently of one another and are therefore also to be regarded as part of the invention individually or in a combination other than the one shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols designate elements with the same function.
In dem in
Im in
Im in
In einem zweiten Schritt S2 übermittelt die Mikrofoneinrichtung 18 das Signal 40 an zumindest eine Schallerzeugungseinrichtung 24. Die Schallerzeugungseinrichtung 24 kann dabei fest in dem Kraftfahrzeug 10 verbaut sein und/oder einen Lautsprecher 24 des Systems 12 umfassen.In a second step S2, the microphone device 18 transmits the signal 40 to at least one
Das Signal 40 erzeugt in einem dritten Schritt S3 mittels der Schallerzeugungseinrichtung 24 und/oder dem Lautsprecher 24 in dem Innenraum 14 des Kraftfahrzeugs 10 einen Gegenschall 42 zur Reduktion des Schalldruckpegels 32' des eingedrungenen Schalls 32.In a third step S3, signal 40 generates counter-sound 42 in
In einem vierten Schritt S4 erfasst die Reglereinheit 20 eine Differenz oder eine Abweichung zwischen dem sich in Reaktion auf den Gegenschall 42 einstellenden Schalldruckpegel 32' im Innenraum 14 des Kraftfahrzeugs 10 und einem vorbestimmten Sollschalldruckpegel 44. Durch Anpassung des Signals 40 minimiert die Reglereinheit 20 die erfasste Differenz. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine Optimierung des resultierenden Schalldruckpegels 32' im Innenraum 14 des Kraftfahrzeugs 10 in Bezug auf den vorbestimmten Sollschalldruckpegel 44 erreicht.In a fourth step S4, the
In einer konkreten Ausführungsform erfolgt mittels des Systems 12 eine aktive Dämpfung von durch die Entlüftungsgitter 28 eines Kraftfahrzeugs 10 eindringendem Luftschall 32. Bei Kraftfahrzeugen 10 wird typischerweise zur Be- und Entlüftung die Luft aus dem Fahrgastinnenraum 14 durch eine Entlüftungsöffnung/ein Entlüftungsgitter 28 ins Freie geleitet. Durch diese Öffnung 28 kommt im Lüftungsbetrieb Schall 32 in den Fahrgastinnenraum 14, der sich störend bemerkbar machen kann. Typischerweise wird der Lärm, der durch das Entlüftungsgitter 28 in den Fahrgastinnenraum 14 eindringt durch Interieur-Verkleidungen analog eines Tiefpasses gedämpft. Ein Wummergeräusch verbleibt. Gegebenenfalls wirkt der Fahrgastinnenraum 14 und/oder der Kofferraum als Resonator, so dass das Wummern verstärkt wird. Die resultierende tieffrequente Geräuschbelastung wirkt sich negativ auf den Fahrkomfort aus und kann bei betroffenen Personen zu Druck auf den Ohren und Übelkeit führen.In a specific embodiment, the
Im konkreten Ausführungsbeispiel kann durch Einbringen eines Mikrofons 16 an der Entlüftungsöffnung 26, 28 und einen Lautsprecher 24 im Fahrgastinnenraum 14 im Verbund mit einem Filter-/Regelkreis 20, 22 der störende Schalleintrag 32 vorteilhaft nach dem Antischall-Prinzip gedämpft werden. In einfachster Ausgestaltungsform kann das Signal des Mikrofons 16 invertiert (Multiplikation mit dem Faktor -1) werden, um ein geeignetes Signal für den Lautsprecher 24 zu erhalten. Typischerweise hat ein Kraftfahrzeug 10 bereits mindestens einen Lautsprecher 24 aus dem Autoradio verbaut. Dieser kann vorteilhaft für den Regelkreis mitverwendet werden. Bei mehreren Entlüftungsöffnungen 26, 28 kann auch jeweils ein Mikrofon 16 an der Entlüftungsöffnung 26, 28 verwendet werden, der Regelkreis muss dann dafür erweitert werden.In the specific exemplary embodiment, by introducing a microphone 16 at the ventilation opening 26, 28 and a
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine aktive Dämpfung von durch die Entlüftungsgitter eines Kraftfahrzeugs eindringendem Luftschall bereitgestellt werden kann. Dabei werden insbesondere die tieffrequenten Anteile des eindringenden Luftschalls reduziert, die nach einem Passieren des Luftschalls von Karosseriebauteilen, insbesondere Stoßfängern und/oder Interieur-Verkleidungen und/oder Absorberfleecen, im Innenraum des Kraftfahrzeugs verbleiben und dort negativ auf Kraftfahrzeuginsassen einwirken.Overall, the example shows how active damping of airborne noise penetrating through the ventilation grille of a motor vehicle can be provided by the invention. In particular, the low-frequency components of the penetrating airborne noise are reduced, which remain in the interior of the motor vehicle after the airborne noise has passed through body components, in particular bumpers and/or interior panels and/or absorber fleeces, where they have a negative effect on motor vehicle occupants.
Vorteilhafterweise wird dadurch eine Reduktion der Schallbelastung auf die Fahrzeuginsassen erzielt.This advantageously achieves a reduction in the noise exposure on the vehicle occupants.
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