DE102006045627A1

DE102006045627A1 - Anordnung zur aktiven Geräuschkompensation für ein elektronisch gesteuertes Scheibenwischersystem eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102006045627A1
Application number: DE102006045627A
Authority: DE
Inventors: Joachim Zimmer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-04-03
Also published as: FR2906397B1; FR2906397A1; ES2321266A1; ES2321266B1

Abstract

Die Anordnung weist ein Wischersystem mit mindestens einem durch eine Wischerelektronik gesteuerten Wischermotor auf sowie mindestens einen in den Fahrzeuginnenraum gerichteten Lautsprecher. Fahrzeugspezifische Wischsystem-Gegengeräuschmuster sind in einer Fahrzeugkomponente abgelegt, so dass die Wischerelektronik eine Vorausberechnung der Geräuschkompensation vor Entstehen der zu kompensierenden Geräusche des Wischsystems vornehmen und daraus ein abzurufendes Gegengeräuschmuster ableiten kann.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur im Innenraum eines Kraftfahrzeugs wirksamen aktiven Scheibenwischersystem-Geräuschkompensation durch Gegenschall.
Aus der internationalen Patentanmeldung WO 90/09655 ist bereits eine aktive Fahrzeuginnenraum-Geräuschkompensation durch Gegenschall bekannt, die – insbesondere vom Fahrzeugmotor ausgehende – Außengeräusche dämpfen soll.
Die bekannte Anordnung erzeugt ein elektrisches Signal aus einem Referenzsignal, das von einem Mikrofon erzeugt wird, das ein von dem Motor kommendes Lärmfeld misst. Das aus dem Referenzsignal abgeleitete elektrische Signal wird verstärkt und gegenüber dem Lärmfeld um 180° phasenverschoben an den Lautsprecher angelegt, um ein das störende Geräusch mehr oder weniger neutralisierendes Gegenschallfeld auszustrahlen. Die Auslöschung kommt vereinfacht gesagt also dadurch zu Stande, dass – wegen der Verschiebung um eine halbe Wellenlänge – die Wellenberge des Gegenschalls die Wellentäler des Lärms füllen.
Das Wischersystem eines Kraftfahrzeugs ist ein sicherheitsrelevantes System, das für den Fahrer möglichst unauffällig arbeiten soll. Insbesondere soll das Wischsystem während des Wischbetriebs nicht aufgrund störender Geräusche auffällig werden.
Wegen verbesserter Geräuschdämmung des Gesamtfahrzeugs und der fortschreitenden Minimierung des Geräuschpegels im Fahrzeuginnenraum treten jedoch störende Geräusche beim Betrieb von Aggregaten, so auch das Geräusch des Wischersystems, stärker in den Vordergrund.
Beim Wischersystem gibt es im Wesentlichen vier Geräuschquellen:

– Antriebsgeräusch des Wischermotors
– Windgeräusch durch An- und Umströmung von Wischarm und Wischblatt
– Umlegegeräusch des Wischblatts, insbesondere der Wischlippe des Wischergummis
– Laufgeräusch des Wischergummis auf der Scheibe ("Schleifgeräusch")

Diese vier Hauptgeräuschquellen entstehen an unterschiedlichen Orten. Passive Verbesserungen des Geräuschverhaltens an allen vier Komponenten wären sehr aufwendig, da schon heute vergleichsweise geringe Geräuschpegel der Einzelkomponenten erreicht werden, die aber aufgrund des niedrigen Gesamtfahrzeuggeräuschs nicht maskiert werden und sich daher störend auswirken.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Geräuschentwicklung des Wischersystems bezüglich des Fahrzeuginnenraumes zu reduzieren, ohne dabei die einzelnen Geräuschquellen und Wischerkomponenten passiv bzw. gegenständlich zu verändern und ohne eine aufwändige zusätzliche (Schall)Sensorik vorhalten zu müssen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen und bevorzugte Maßnahmen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird das genannte Ziel bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass das Wischsystem mindestens einen durch eine Wischerelektronik gesteuerten Wischermotor aufweist, dass mindestens ein in den Innenraum des Kraftfahrzeugs gerichteter Lautsprecher vorgesehen ist, dass fahrzeugspezifische Wischsystem-Gegengeräuschmuster in einer Fahrzeugkomponente abgelegt sind, dass die Wischerelektronik eine Vorausberechnung der Geräuschkompensation vor Entstehen der zu kompensierenden Geräusche des Wischsystems vornimmt und daraus ein abzurufendes Gegengeräuschmuster ableitet, und dass Mittel zur Erzeugung eines dem abgeleiteten Gegengeräuschmuster entsprechenden und an den Lautsprecher anlegbaren Gegenschallsignals vorhanden sind.
Die Grundidee ist, den beschriebenen Geräuschausprägungen gezielt entgegenzuwirken. Dabei werden gezielt Kompensationsgeräusche/-signale erzeugt und den eigentlichen Störgeräuschen gegenphasig überlagert, so dass diese Störgeräusche eliminiert werden. Die Wischerelektronik selbst soll die Gegengeräuschberechnung durchführen, bzw. die in der Applikation abgelegten Gegengeräuschmuster abrufen. Damit werden zusätzliche Sensoren im Fahrzeuginneren überflüssig. Da das Gegengeräusch nicht aus einem mit einem Mikrofon zu ermittelnden Originalgeräusch berechnet werden muss, verringert sich auch der Rechenbedarf.
Moderne Wischersysteme verfügen häufig über relativ aufwändige, elektronisch gesteuerte Wischermotoren, insbesondere Reversiermotoren. Erfindungsgemäß wird mit der aktiven Kompensation der eigenen Geräusche für die elektronischen Wischersysteme eine neue Funktionalität geschaffen, bei der die Erzeugung des Gegenschalls nicht in Reaktion auf einen gemessenen Referenzschall, sondern präventiv erfolgt.
Als besonders vorteilhaft wird eine Ausführungsform der Erfindung angesehen, bei der das gegenphasige Gegenschallsignal keinen zeitlichen Phasenversatz gegenüber den Geräuschen des Wischsystems aufweist, so dass auf einfache Weise eine in Echtzeit arbeitende Geräuschkompensation realisiert werden kann.
Die Wischerelektronik nimmt die Vorausberechnung der Geräuschkompensation vorteilhaft für mindestens eine einzelne Geräuschquelle der Geräusche des Wischsystems gesondert vor, wobei die abgeleiteten Gegenschallsignale anschließend zu einem Gesamt-Gegenschallsignal überlagert werden können. Insbesondere kann die Wischerelektronik die Vorausberechnung der Geräuschkompensation gesondert für das – akustisch besonders auffällige – Umlegegeräusch des Wischblatts vornehmen.
Die Wischerelektronik kann die Vorausberechnung der Geräuschkompensation vorteilhaft mit Hilfe der zur Steuerung des Wischsystems sowieso vorhandenen Positionssensorik zur Erkennung der Position einer oder mehrerer mechanischer Komponenten des Wischsystems bewirken.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist mindestens ein Reversierwischmotor vorgesehen, wobei die Wischerelektronik bei der Steuerung des Wischsystems die Umkehrpositionen des Reversierwischmotors in Abhängigkeit von Umwelteinflüssen und/oder Betriebsparametern des Fahrzeugs oder des Wischsystems ermittelt. Die heutigen Elektronik-Reversierwischermotoren verfügen bereits über die geeignete Sensorik, den Zeitpunkt der Geräuschentstehung festzustellen. Daraus abgeleitet kann das gegenphasige Kompensationsgeräusch vorausberechnet und ohne zeitlichen Phasenversatz eingesteuert werden. Insbesondere bei Reversierwischermotoren müssen die Umkehrpositionen zwangsläufig vorausberechnet und festgelegt werden in Abhängigkeit der Umgebungseinflüsse. D.h. hier kann in der Wischerelektronik ohne weiteres gleichzeitig der Zeitpunkt der Geräuschkompensation vorausberechnet werden, womit eine optimale Geräuschkompensation zu realisieren ist: Das störende Geräusch und das gegenphasige Kompensationsgeräusch wird ohne zeitlichen Phasenversatz ausgelöst und damit löschen sich beide Geräusche optimal gegenseitig aus.
Zur Verbreitung des Gegenschalls im Innenraum bietet sich vorteilhaft die Nutzung der Lautsprecher des im Fahrzeug vorhandenen Stereo-Soundsystems an. Grundsätzlich kann der Lautsprecher zur Verbreitung des Gegenschalls im Innenraum auch durch die Frontscheibe gebildet sein. Damit könnten unmittelbar am Ort der Geräuscherzeugung (alle Wischergeräusche außer dem Wischermotorgeräusch) die störenden Geräusche ausgelöscht werden.
Die Wischerelektronik kann die Gegenschallsignale entweder selbst erzeugen, oder deren Erzeugung mittels einer anderen, standardmäßig bereits vorhandenen Fahrzeugkomponente triggern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines mit einer erfindungsgemäßen Anordnung geräuschdämpfbaren Reversierwischermotors mit integrierter Wischerelektronik.
Ausführungsform der Erfindung
Zur Diskussion der Kompensation der einzelnen Geräuschquellen des Wischersystems ist es hilfreich, sich den Einfluss bzw. die Einflussparameter der Wischerkomponenten auf das Systemgeräusch zu vergegenwärtigen. Die Einflussparameter Scheibenzustand und Wischergeschwindigkeit spielen jeweils die maßgebliche Rolle hinsichtlich der Komponenten Wischgummi (Umlegegeräusch, Laufgeräusch) und Wischermotor (Antriebsgeräusch). Hinsichtlich der Komponente Wischhebel (Windgeräusch) ist neben der Wischergeschwindigkeit der Parameter Fahrgeschwindigkeit von besonderer Bedeutung.
Die genannten Einflussparameter sind von der Umgebungssituation bzw. vom (Betriebs)Zustand des Wischersystems abhängig. Beispielsweise kann der Scheibenzustand nass, trocken oder abtrocknend sein.
In der Figur ist sehr schematisch ein Reversierwischermotor WM mit integrierter Wischerelektronik dargestellt, die zur Wischer- bzw. Systemsteuerung mit der Möglichkeit der Zustandserkennung hinsichtlich von Umgebungssituationen U ausgelegt ist. Im Wischermotor WM bzw. in der integrierten Wischerelektronik sind außerdem (Rechen)Mittel für eine aktive Geräuschkompensation G integriert. Die Geräuschkompensation G gibt ein Signal S ab, welches die Erzeugung des Gegenschallsignals triggert oder dieses selbst darstellt. Der Parameter P Scheibenzustand ist mit der Lasterkennung verknüpft, die Wischgeschwindigkeit mit der zugehörigen Sollvorgabe, die Fahrgeschwindigkeit mit der Lasterkennung (aufwärts/abwärts), die Positionserkennung mit der zugehörigen Sensorik und die Steuerkennlinie des Wischablaufs mit einem Soll-/Ist-Abgleich. Das Fahrgeschwindigkeitssignal V kann, wie durch den gestrichelten Pfeil in der Figur angedeutet, optional auch von der Fahrzeug-Elektronik an den Wischermotor WM übermittelt werden.
Wischermotoren mit integrierter Elektronik verfügen über eine Positionserkennung, d.h. über einen Sensor (z.B. Hallsenor oder AMR-Magnet) kann sowohl die Motorstellung als auch die Position des Wischhebels (der über das Wischergestänge mit dem Wischermotor gekoppelt oder beim Wischerdirektantrieb direkt mit dem Motor verbunden ist) eindeutig festgestellt werden. Außerdem sind die Elektronik-Wischermotoren mit einer Lasterkennung ausgestattet, die es erlaubt z.B. leichtgängige Wischer bei nasser Scheibe zu erkennen oder einen Schwerlastbetrieb bei abtrocknender Scheibe zu detektieren. Dadurch kann auf den Scheibenzustand geschlossen werden, der u.a. einen großen Einfluss auf das Umlegegeräusch hat.
Kompensation Umlege-/Umkehrlagen- Geräusch:
Da, wie erwähnt, sowohl die Position der Umkehrlagen wie die Scheibenzustände in der Wischerelektronik bekannt sind, können nun gezielt von der Wischerelektronik Signale ausgesandt werden, die zur Erzeugung von Kompensationsgeräuschen genutzt werden können. Das Umkehrlagen-Geräusch setzt sich im wesentlichen aus dem "Wendeschlag", der sich aus der Entspannung aller mechanischen Bauteile sowie deren Spielen in den Umkehrlagen ergibt, sowie aus einem so genannten "Schmatzgeräusch", was sich aus der geringen Reibgeschwindigkeit zwischen Wischgummi und Scheibe ergibt, zusammen.
Kompensation Windgeräusch:
Windgeräusche an den Wischhebeln entstehen insbesondere bei höheren Fahrgeschwindigkeiten. Sie sind beim Aufwärts- und Abwärtswischen unterschiedlich, da sich zur Fahrgeschwindigkeit die Wischerbewegung überlagert. (Störend sind hier insbesondere die rhythmisch auftretenden Geräusche) Die Fahrgeschwindigkeit kann entweder durch eine Fahrgeschwindigkeit direkt vom Fahrzeug bereitgestellt werden oder aber mit der Lasterkennung der Wischermotors selbst (Erkennung unterschiedlicher Lasten auf-/abwärts) ermittelt werden. Für jeden Fahrzeugtyp wird ein charakteristisches Geräuschprofil ermittelt (ein oder mehrere von der Fahrgeschwindigkeit abhängige Geräuschprofile) bzw. ein entsprechendes Gegengeräuschmuster abgelegt. Dieses wird wiederum vom Wischermotor als Signal selbst abgegeben, oder aber der Wischermotor triggert ein z.B. in der Fahrzeugelektronik oder im Soundsystem abgelegtes Gegengeräuschsignal.
Kompensation Antriebsgeräusch Wischermotor:
Elektronisch geregelte Wischermotoren haben nicht die Eigenschaft, wie ungeregelte Rundläufermotoren aufgrund der geringen Belastung in den Umkehrlagen die Drehzahl zu erhöhen. Al lerdings werden die Geschwindigkeits-Kennlinien von Reversierantrieben oft ungleichmäßig angetrieben, um am Abtrieb, d.h. an den Wischhebeln einen möglichst harmonischen Ablauf zu erreichen. Dies hat zur Folge, dass auch bei Reversierantrieben bzw. elektronisch geregelten Wischermotoren beim Ablauf größere Drehzahlüberhöhungen auftreten, die im Fahrzeuginnenraum gegebenenfalls hörbar sind, insbesondere bei größeren Wischergeschwindigkeiten. Auch hier kann bei jeder Fahrzeug-Applikation ein typisches charakteristisches Geräuschprofil bzw. Gegengeräuschmuster abgelegt werden, das sowohl last- als auch von der Wischergeschwindigkeit abhängig ist.
Kompensation Wischergummi-Laufgeräusch:
Laufgeräusche des Wischergummis auf der Scheibe die als "Schleif-" oder "Schleifpapiergeräusch" bezeichnet werden, sind insbesondere bei Fahrzeugen im Stand oder bei geringer Fahrgeschwindigkeit störend. Sie hängen außerdem vom Scheibenzustand (nass/trocken) ab. Daher ist es hier sinnvoll, sowohl lastabhängig als auch Fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig Kompensationsgeräusche zu erzeugen.

Claims

Anordnung zur im Innenraum eines Kraftfahrzeugs wirksamen aktiven Scheibenwischersystem-Geräuschkompensation durch Gegenschall, bei welcher – das Wischsystem mindestens einen durch eine Wischerelektronik gesteuerten Wischermotor aufweist, – mindestens ein in den Innenraum gerichteter Lautsprecher vorgesehen ist, – fahrzeugspezifische Wischsystem-Gegengeräuschmuster in einer Fahrzeugkomponente abgelegt sind, – die Wischerelektronik eine Vorausberechnung der Geräuschkompensation vor Entstehen der zu kompensierenden Geräusche des Wischsystems vornimmt und daraus ein abzurufendes Gegengeräuschmuster ableitet, – Mittel zur Erzeugung eines dem abgeleiteten Gegengeräuschmuster entsprechenden und an den Lautsprecher anlegbaren Gegenschallsignals vorhanden sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gegenphasige Gegenschallsignal keinen zeitlichen Phasenversatz gegenüber den Geräuschen des Wischsystems aufweist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wischerelektronik die Vorausberechnung der Geräuschkompensation für mindestens eine einzelne Geräuschquelle der Geräusche des Wischsystems gesondert vornimmt und die abgeleiteten Gegenschallsignale zu einem Gesamt-Gegenschallsignal überlagert.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wischerelektronik die Vorausberechnung der Geräusch kompensation gesondert für das Umlegegeräusch des Wischblatts vornimmt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wischerelektronik die Vorausberechnung der Geräuschkompensation mit Hilfe der zur Steuerung des Wischsystems vorhandenen Positionssensorik zur Erkennung der Position einer oder mehrerer mechanischer Komponenten des Wischsystems bewirkt.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Reversierwischmotor vorgesehen ist und dass die Wischerelektronik bei der Steuerung des Wischsystems die Umkehrpositionen des Reversierwischmotors in Abhängigkeit von Umwelteinflüssen und/oder Betriebsparametern des Fahrzeugs oder des Wischsystems ermittelt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Nutzung der Lautsprecher des im Fahrzeug vorhandenen Stereo-Soundsystems zur Verbreitung des Gegenschalls im Innenraum.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lautsprecher zur Verbreitung des Gegenschalls im Innenraum durch die Frontscheibe gebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wischerelektronik die Gegenschallsignale erzeugt.