Aktives Geräuschminderungssystem für den Innenraum von Kraftfahrzeugen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verkehrsmittel, vornehmlich ein Kraftfahrzeug mit einem aktiven Geräuschminderungssystem für den Innenraum, mit mindestens einem Geräuschsensor oder Mikrofon, mindestens einem Lautsprecher und mindestens einer Regeleinrichtung, die als Istgröße das Ausgangssignal des Geräuschsensors oder Mikrofons erhält und ein den Lautsprecher beaufschlagendes Stellsignal abgibt, wobei ein räumlicher Abstand zwischen Lautsprecher und dem Geräuschsensor oder Mikrofon im Bereich zwischen relativ klein ("Nahfeld") und relativ groß ("Fernfeld") festgelegt ist.

[0002] Aus der EP 0 342 353 ist ein Geräuschminderungssystem für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem die Mikrofone in einem Helmholtz-Resonator angeordnet sind. Die Lautsprecher befinden sich dabei an Orten maximalen Schalldruckes wie im vorderen Fußbereich oder der Hutablage. Der Helmholtz-Resonator ist dabei auf die zu dämpfende Hohlraumeigenfrequenz abgestimmt.

[0003] Weitere bekannte Regeleinrichtungen der gattungsgemäßen Art leiten aus der Zündfrequenz der Brennkraftmaschine über einen Sensor ein Referenzsignal ab, mit dem eine Kompensation der Schallfeldstruktur bewirkt werden soll.

[0004] Den bekannten Systemen ist gemeinsam, daß die Abstrahlung sehr tiefer Frequenzen relativ große Lautsprecher erforderlich macht, und bei höheren Frequenzen (ab 150 Hz) sind sehr viele Lautsprecher erforderlich bzw. in Ohrennähe vorteilhaft. Entsprechend wächst der Kosten- und Rechenaufwand. Die elektrische Stabilität des Regelkreises wird problematischer.

[0005] Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verkehrsmittel (insbesondere ein Kraftfahrzeug) mit einem Geräuschminderungssystem zu schaffen, welches kontengünstig und technisch praktikabler handhabbar ist.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei Teilsysteme mit jeweils mindestens einem Geräuschsensor oder Mikrofon und einem Lautsprecher, je eines für das "Nahfeld" und eines für das "Fernfeld", vorhanden sind, daß von der Regeleinrichtung zu verarbeitende Frequenzbereiche für das "Nahfeld" oberhalb und für das "Fernfeld" unterhalb einer charakteristischen Grenzfrequenz f_g liegen und daß die Anordnung der Lautsprecher und der Geräuschsensoren oder Mikrofone im Innenraum des Kraftfahrzeugs derart erfolgt, daß sich der Frequenzbereich für das "Nahfeld" in einem Bereich des Innenraums mit dem Frequenzbereich für das "Fernfeld" überschneidet.

[0007] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß sich die Frequenzbereiche teilweise im Bereich der Grenzfrequenz überlappen. Im Frequenzüberlappungsbereich dominiert dann dasjenige System, das entsprechend der Schallfeldstruktur wirkungsvoller arbeiten kann. Der dem "Fernfeld" bzw. "Nahfeld" zugeordnete Frequenzbereich kann schmalbandig bzw. breitbandig sein oder umgekehrt.

[0008] Dabei können die beiden, dem "Nahfeld" bzw. dem "Fernfeld" zuzuordnenden Teilsysteme entweder unabhängig voneinander arbeiten und nur über das zu mindernde Schallfeld miteinander gekoppelt sein oder aber eine gemeinsame Regeleinrichtung benutzen. Es ist auch möglich, daß sie jeweils eigene, aber untereinander gekoppelte Regeleinrichtungen besitzen.

[0009] Das Geräuschminderungssystem in einem Kraftfahrzeug hat den wesentlichen Vorteil, daß es vom regelungstechnischen Aufwand her zu besserer Kompensation führt und mit weniger Komponenten wirkungsvoll arbeitet und weniger störanfällig ist hinsichtlich der Stabilität des Regelkreises.

[0010] Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem Geräuschminderungssystem "Nahfeld" - "Fernfeld";

Fig. 2

eine qualitative Darstellung von Frequenzbereichen des "Nahfeldes" und des "Fernfeldes";

Fig. 3

eine Darstellung nach Figur 2, bei anderer Lage der Frequenzbereiche.

[0011] Das in Figur 1 dargestellte, schematische, aktive Geräuschminderungssystem in einem Kraftfahrzeug setzt sich aus mehreren Komponenten zusammen: 1a und 2a sind Mikrofone bzw. Lautsprecher für einen "Fernfeld"-Bereich, während 1b und 2b Mikrofone bzw. Lautsprecher für einen "Nahfeld"-Bereich darstellen. Mit 3 ist eine elektronische Regeleinrichtung des aktiven Geräuschminderungssystems ANC (Active Noise Control) gekennzeichnet, die beispielsweise im Gehäuse 4 eines Autoradios angeordnet sein kann. Die Bezugsziffer 5 bezeichnet einen Tacho-Sensor, aus dem ein Referenzsignal proportional der Zündfrequenz abgeleitet werden kann, um ein Bezugssignal für die ANC (Active Noise Control) zu generieren.

[0012] Die für die "Fernfeld"-Kompensation vorgesehenen Lautsprecher 2a bzw. Mikrofone la sind räumlich zueinander relativ weit beabstandet, indem die Lautsprecher 2a beispielsweise im unteren Fußbereich für Vorder- und Rücksitz und auf einer Hutablage angeordnet sind, während die korrespondierenden Mikrofone la im oberen Kopfbereich ab Armaturentafelhöhe und darüber angeordnet sind. Für den "Nahfeld"-Bereich sind die Lautsprecher 2b und korrespondierenden Mikrofone lb relativ nah beabstandet und in Kopfnähe von beispielsweise Fahrer bzw. Beifahrer oder den Fondpassagieren im Bereich der Kopfstützen bzw. Türholme angeordnet. Durch diese Anordnung wird der obere Bereich des Fahrzeuginnenraumes nach dem "Fernfeld"- und der Bereich des Fahrers bzw. Beifahrers respektive der Bereich der Fondpassagiere zusätzlich nach dem "Nahfeld"-Verfahren beeinflußt.

[0013] Das aktive Geräuschminderungssystem (ANC) in dem Innenraum des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs teilt die zu verarbeitenden Frequenzen in zwei Frequenzbereiche A₀, B₀; A₁, B₁) ein, die durch eine charakteristische Grenzfrequenz f_g voneinander unterschieden werden. Der für das "Fernfeld" charakteristische Frequenzbereich A₀ (Fig. 2) liegt unterhalb, der für das "Nahfeld" charakteristische Frequenzbereich B₀ oberhalb einer Grenzfrequenz f_g von 100 bis 400 Hz. Im Bereich der Grenzfrequenz f_g können die beiden Frequenzbereiche A₁, B₁ (Fig. 3) bei anderer Ausführung teilweise überlappen.

[0014] Die elektronische Kontroll- und Regeleinrichtung 3 für das "Nahfeld" bzw. das "Fernfeld" besteht vorzugsweise aus einem Signalprozessor, der beide Felder gemeinsam beeinflußt, wobei die beiden Teilsysteme des Geräuschminderungssystems über dezentrale interaktive Logiken gekoppelt sind und beide digital oder analog oder zum Teil digital und zum Teil analog arbeiten.

[0015] Das Geräuschminderungssystem läßt sich außer in Kraftfahrzeugen auch z. B. in Flugzeugen und anderen Verkehrsmitteln, überall dort, wo Abroll-, starke Wind- und Antriebsmaschinengeräusch entstehen, einsetzen.

Ansprüche

1. Verkehrsmittel, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem aktiven Geräuschminderungssystem für einen Innenraum, mit mindestens einem Geräuschsensor oder Mikrofon (1a, 1b), mindestens einem Lautsprecher (2a, 2b) und mindestens einer Regeleinrichtung (3), die als Istgröße das Ausgangssignal des Geräuschsensors oder Mikrofons (1a, 1b) erhält und ein den Lautsprecher (2a, 2b) beaufschlagendes Stellsignal abgibt, wobei ein räumlicher Abstand zwischen dem Lautsprecher (2a, 2b) und dem Geräuschsensor oder Mikrofon (1a, 1b) im Bereich zwischen relativ klein, d.h. "Nahfeld", und relativ groß, d.h. "Fernfeld", festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Teilsysteme mit jeweils mindestens einem Geräuschsensor oder Mikrofon (1a, 1b) und einem Lautsprecher (2a, 2b), je eines für das "Nahfeld" und eines für das "Fernfeld", vorhanden sind, daß von der Regeleinrichtung (3) zu verarbeitende Frequenzbereiche für das "Nahfeld" oberhalb und für das "Fernfeld" unterhalb einer charakteristischen Grenzfrequenz (f_g) liegen und daß die Anordnung der Lautsprecher (2a, 2b) und der Geräuschsensoren oder Mikrofone (1a, 1b) im Innenraum derat erfolgt, daß sich der Frequenzbereich für das "Nahfeld" in einem Bereich des Innenraums mit dem Frequenzbereich für das "Fernfeld" überschneidet.

2. Verkehrsmittel, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem aktiven Geräuschminderungssystem für einen Innenraum, mit mindestens einem Geräuschsensor oder Mikrofon (1a, 1b), mindestens einem Lautsprecher (2a, 2b) und mindestens einer Regeleinrichtung (3), die als Istgröße das Ausgangssignal des Geräuschsensors oder Mikrofons (1a, 1b) erhält und ein den Lautsprecher (2a, 2b) beaufschlagendes Stellsignal abgibt, wobei ein räumlicher Abstand zwischen dem Lautsprecher (2a, 2b) und dem Geräuschsensor oder Mikrofon (1a, 1b) im Bereich zwischen relativ klein, d.h. "Nahfeld", und relativ groß, d.h. "Fernfeld", festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Teilsysteme mit jeweils mindestens einem Geräuschsensor oder Mikrofon (1a, 1b) und einem Lautsprecher (2a, 2b), je eines für das "Nahfeld" und eines für das "Fernfeld", vorhanden sind, daß von der Regeleinrichtung (3) zwei Frequenzbereiche zu verarbeiten sind, wobei eine charakteristische Grenzfrequenz (f_g) sowohl in einem hochfrequenten Frequenzbereich für das "Nahfeld" als auch in einem niederfrequenten Frequenzbereich für das "Fernfeld" liegt, und daß die Anordnung der Lautsprecher (2a, 2b) und der Geräuschsensoren oder Mikrofone (1a, 1b) im Innenraum derart erfolgt, daß sich der Frequenzbereich für das "Nahfeld" in einem Bereich des Innenraums mit dem Frequenzbereich für das "Fernfeld" überschneidet. det.

3. Verkehrsmittel, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem aktiven Geräuschminderungssystem, nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenz (f_g) zwischen 100 und 400 Hz liegt.

4. Verkehrsmittel, insbesondere Kraftfahrzeug mit einem aktiven Geräuschminderungssystem, nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilsystem für das "Fernfeld" in einem oberen Bereich des Innenraums, in Kopfhöhe von allen Insassen und das Teilsystem für das "Nahfeld" im Bereich eines auf einem Vordersitz befindlichen Fahrers und/oder Beifahrers liegt.

5. Verkehrsmittel, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem aktiven Geräuschminderungssystem, nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (3) einen Signalprozessor beinhaltet und Bestandteil beider Teilsysteme ist.

6. Verkehrsmittel, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem aktiven Geräuschminderungssystem, nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilsysteme Digital- und/oder Analog-Technik umfassen und über interaktive Logiken verbunden sind.

Claims

1. Transport means, in particular motor vehicle, with an active noise reduction system for an inner chamber, with at least one noise sensor or microphone (1a, 1b), at least one loudspeaker (2a, 2b) and at least one control device (3) which contains as the actual value the output signal of the noise sensor or microphone (1a, 1b) and which produces an adjusting signal acting on the loudspeaker (2a, 2b), wherein a spatial interval is fixed between the loudspeaker (2a, 2b) and the noise sensor or microphone (1a, 1b) in the range between relatively small, i.e. "proximity field" and relatively large, i.e. "distant field", characterised in that two partial systems are provided each having at least one noise sensor or microphone (1a, 1b) and a loudspeaker (2a, 2b), one each for the "near field" and one for the "distant field", that frequency ranges to be processed by the control device (3) for the "near field" are situated above a characteristic cut-off frequency (fg) and for the "distant field" are situated below a characteristic cut-off frequency (fg) and that the arrangement of the loudspeakers (2a, 2b) and the noise sensors or microphones (1a, 1b) in the inner space is effected in such a way that the frequency range for the "near field" in one area of the inner space overlaps with the frequency range for the "distant field".

2. Transport means, in particular for motor vehicles, with an active noise reduction system for an inner chamber, with at least one noise sensor or microphone (1a, 1b), at least one loudspeaker (2a, 2b) and at least one control device (3) which contains as the actual value the output signal of the noise sensor or microphone (1a, 1b) and which produces an adjusting signal acting on the loudspeaker (2a, 2b), wherein a spatial interval is fixed between the loudspeaker (2a, 2b) and the noise sensor or microphone (1a, 1b) in the range between relatively small, i.e. "proximity field" and relatively large, i.e. "distant field", characterised in that two partial systems are provided each having at least one noise sensor or microphone (1a, 1b) and a loudspeaker (2a, 2b), one each for the "near field" and one for the "distant field", that two frequency ranges are to be processed by the control device (3), wherein one characteristic cut-off frequency (fg) is situated both in a high-frequency range for the "near field" as well as in a low-frequency range for the "distant field", and that the arrangement of the loudspeakers (2a, 2b) and the noise sensors or microphones (1a, 1b) in the inner space is effected in such a way that the frequency range for the "near field" in one area of the inner space overlaps with the frequency range for the "distant field".

3. Transport means, in particular motor vehicle, with an active noise reduction system, according to the claims 1 and 2, characterised in that the cut-off frequency (fg) is between 100 and 400 Hz.

4. Transport means, in particular motor vehicle, with an active noise reduction system, according to the claims 1 to 3, characterised in that the partial system for the "distant field" is situated in an upper region of the inner space within head height of all the passengers and the partial system for the "near field" is situated in the region of a driver and/or passenger seated on the front seat.

5. Transport means, in particular motor vehicle, with an active noise reduction system, according to claims 1 to 4, characterised in that the control device (3) contains a signal processor and is a constituent part of both partial systems.

6. Transport means, in particular motor vehicle, with an active noise reduction system, according to claims 1 to 5, characterised in that the partial systems comprise digital and/or analogue technology and are connected via interactive logic means.

Revendications

1. Moyen de transport, en particulier véhicule automobile, pourvu d'un système actif d'atténuation du bruit pour un habitacle, comportant au moins un capteur de bruit ou un microphone (1a, 1b), au moins un haut-parleur (2a, 2b) et au moins un dispositif de réglage (3) qui reçoit en tant que grandeur effective le signal de sortie du capteur de bruit ou du microphone (1a, 1b) et délivre un signal de réglage qui est appliqué au haut-parleur (2a, 2b), la distance dans l'espace entre le haut-parleur (2a, 2b) et le capteur de bruit ou le microphone (1a, 1b) étant choisie dans la plage comprise entre le relativement petit, c'est-à-dire le "champ proche", et le relativement grand, c'est-à-dire le "champ éloigné", caractérisé par le fait qu'il est prévu au moins deux sous-systèmes avec chacun au moins un capteur de bruit ou un microphone (1a, 1b) et un haut-parleur (2a, 2b), à savoir un pour le "champ proche" et un pour le "champ éloigné", par le fait que les plages de fréquences traitées par le dispositif de réglage (3) sont situées, pour le "champ proche" au-dessus et pour le "champ éloigné" en-dessous d'une fréquence limite (f_g) caractéristique et par le fait que les haut-parleurs (2a, 2b) et les capteurs de bruit ou les microphones (1a, 1b) sont disposés à l'intérieur de l'habitacle de manière telle que, dans une région de l'habitacle, la plage de fréquences pour le "champ proche" se chevauche avec la plage de fréquences pour le "champ éloigné".

2. Moyen de transport, en particulier véhicule automobile, pourvu d'un système actif d'atténuation du bruit pour un habitacle, comportant au moins un capteur de bruit ou un microphone (1a, 1b), au moins un haut-parleur (2a, 2b) et au moins un dispositif de réglage (3) qui reçoit en tant que grandeur effective le signal de sortie du capteur de bruit ou du microphone (1a, 1b) et délivre un signal de réglage qui est appliqué au haut-parleur (2a, 2b), la distance dans l'espace entre le haut-parleur (2a, 2b) et le capteur de bruit ou le microphone (1a, 1b) étant choisie dans la plage comprise entre le relativement petit, c'est-à-dire le "champ proche" et le relativement grand, c'est-à-dire le "champ éloigné", caractérisé par le fait qu'il est prévu au moins deux sous-systèmes avec chacun au moins un capteur de bruit ou un microphone (1a, 1b) et un haut-parleur (2a, 2b), à savoir un pour le "champ proche" et un pour le "champ éloigné", par le fait que deux plages de fréquences sont traitées par le dispositif de réglage (3) une fréquence limite (f_g) caractéristique existant à la fois dans une plage de fréquences élevées pour le "champ proche" et dans une plage de fréquences basses pour le "champ éloigné" et par le fait que les haut-parleurs (2a, 2b) et les microphones (1a, 1b) sont agencés de manière telle que, à l'intérieur de l'habitacle, dans une région de celui-ci, la plage de fréquences pour le "champ proche" se chevauche avec la plage de fréquences pour le "champ éloigné".

3. Moyen de transport, en particulier véhicule automobile, pourvu d'un système actif d'atténuation du bruit selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la fréquence limite (f_g) est comprise entre 100 et 400 Hz.

4. Moyen de transport, en particulier véhicule automobile, pourvu d'un système actif d'atténuation du bruit selon les revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le sous-système pour le "champ éloigné" est situé dans une région haute de l'habitacle, à hauteur de la tête des passagers, et que le sous-système pour le "champ proche" est situé dans la région du conducteur et/ou du passager avant assis sur un siège avant.

5. Moyen de transport, en particulier véhicule automobile, pourvu d'un système actif d'atténuation du bruit selon les revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le dispositif de réglage (3) comprend un processeur de signal et fait partie des deux sous-systèmes.

6. Moyen de transport, en particulier véhicule automobile, pourvu d'un système actif d'atténuation du bruit selon les revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les sous-systèmes comprennent des systèmes numériques et/ou analogiques et sont liés entre eux par des éléments logiques interactifs.

Zeichnung