DE102010029881A1

DE102010029881A1 - Markise

Info

Publication number: DE102010029881A1
Application number: DE102010029881A
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr.-Ing. Fehn Heinz-Georg; Prof. Dr.-Ing. Richert Peter; Günter SCHÖTTLER
Original assignee: Schmitz Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Schmitz Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2030-06-10
Also published as: EP2395177A3; AU2011202709A1; EP2395177A2; US20110303369A1; DE102010029881B4; CN102296761A; JP2011256700A

Abstract

Eine Markise umfasst – ein an einem Gebäudeteil (17) anbringbares Basisteil (9, 12, 13), – eine daran mittels eines Motors (3) drehangetriebene Tuchwelle (4), – ein auf die Tuchwelle (4) auf- und davon abwickelbares, ein- und ausfahrbares Markisentuch (18), und – ein Geräuschbeeinflussungssystem (1), das eine Steuerung (5) und mindestens einen davon angesteuerten, mit einem Markisenbauteil (10, 11) gekoppelten Schallaktor (8) aufweist, wobei der mindestens eine Schallaktor (8) ein an das Schallbild beim Ein- und/oder Ausfahren der Markise (2) angepasstes Gegenschallmuster zur Geräuschbeeinflussung, insbesondere Geräusch- und Vibrationsdämpfung, erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Markise mit einem an einem Gebäudeteil anbringbaren Basisteil, einer daran mittels eines Motors drehangetriebenen Tuchwelle und einem auf die Tuchwelle auf- und davon abwickelbaren, ein- und ausfahrbaren Markisentuch. Unter Basisteil soll dabei jedwede Komponente verstanden werden, mit deren Hilfe die Markise beispielsweise in Form einer Gelenkarm-, Wintergarten- oder Fenstermarkise an einem Gebäudeteil, wie einer Außenwand, einem Wintergarten oder einer Fensterlaibung befestigt werden kann. Typischerweise sind solche Basisteile bauartbedingt Markisengehäuse, Befestigungskonsolen, Halterahmen oder dergleichen.
Besonders beim automatischen Betrieb von Markisenanlagen mit intelligenten Steuerungen stellen die Betriebsgeräusche ein Problem dar. Markisen, die mit Sonnen-, Wind- und/oder Regenwächtern ausgestattet sind, fahren zu unterschiedlichen Zeiten je nach persönlicher Einstellung der Steuerungsparameter ein- und aus. Hierbei können zum Beispiel die Markisen mit den ersten Sonnenstrahlen automatisch ausgefahren werden. Der erzeugte Lärm des mechanischen Antriebs wird über das Bauwerk und über die Luft weitergetragen. Genau dieser Lärm wird von den Hausbewohnern oft als extrem lästig empfunden, wenn er ihre Ruhe stört oder sogar ihren Schlaf unterbricht.
Bisher wurden von den unterschiedlichsten Anbietern von Markisen und Markisenantrieben Anstrengungen unternommen, diese Geräusche mit mechanischen Mitteln im Wege einer passiven Geräuschreduktion zu minimieren. All diese Versuche z. B. mittels mechanischer Entkopplung oder Dämmung führten nicht zum angestrebten Ziel, da die Reduktion des Körperschalls des Gesamtsystems sich insgesamt als nicht ausreichend herausgestellt hat.
Als ein Problem zeigt sich dabei, dass eine gute akustische Dämmung des Motors zu einer ebenso guten Wärmedämmung führt. Das wesentlich verlangsamte Abkühlverhalten des Motors bedingt größere zeitliche Ruhephasen zwischen dem Ein- und Ausfahren der Markisen, die von der Temperaturüberwachung kontrolliert wird. Als weiteres besonderes Problem erweist sich die Übertragung der Vibrationen (Schalleinkopplung) von der Markise in das Gebäude. Eine Markise muss einerseits aus statischen Gründen fest und kraftschlüssig mit dem tragenden Teil eines Gebäudes verbunden sein, soll andrerseits aber keine Schwingungen übertragen. Diese Problematik erfordert in aller Regel eine Kompromisslösung.
Störende Geräusche können auch durch ungewollte Vibrationen in einem technischen System entstehen, wobei das Primärproblem in diesem Zusammenhang nicht die Geräuschentwicklung, sondern die mögliche Beschädigung oder gar Zerstörung von Systemkomponenten durch diese ungewollten Vibrationen ist.
Ausgehend von den geschilderten Problemen des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Markise so zu verbessern, dass sie möglichst leise und vibrationsfrei ein- und ausfahrbar ist.
Diese Aufgabe wird laut Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 durch ein Geräuschbeeinflussungssystem gelöst, das eine Steuerung und mindestens einen davon angesteuerten, mit einem Markisenbauteil gekoppelten Schallaktor aufweist. Dieser Schallaktor erzeugt ein an das Schallbild beim Ein- und/oder Ausfahren der Markise angepasstes Gegenschallmuster zur Geräuschbeeinflussung und insbesondere zur Geräusch- und Vibrationsdämpfung.
Die Erfindung nützt dabei das grundsätzlich bereits im Jahre 1933 von dem deutschen Forscher Paul Lueg entwickelte Konzept der aktiven Lärmkompensation, bei dem von einer Schallquelle ausgehende Schallwellen mit einem Mikrofon erfasst und durch Überlagerung mit dazu gegenphasigen akustischen Signalen eine Geräuschunterdrückung oder gar -auslöschung stattfinden kann.
Im Folgenden wird der physikalische Hintergrund einer solchen aktiven Schallunterdrückung kurz der Vollständigkeit halber erläutert.
Schallwellen lassen sich als Funktion von Ort x und Zeit t darstellen. Zwei Schallwellen s₁(x; t) und s₂(x; t) können sich an einem Punkt x₀ additiv überlagern. Diese Überlagerung wird Interferenz von Wellen im Punkt x₀ genannt. An diesem Punkt lässt sich eine sinusförmige Schwingung mit der Frequenz f und der Phase φ ausmachen. Es gelten daher im Punkt x₀ die folgenden Gleichungen s₁(x₀; t) = a₁sin(2Πf₁t + φ₁) s₂(x₀; t) = a₂sin(2Πf₂t + φ₂)
Es wird nun der einfachste Fall der Überlagerung zweier frequenz- und amplitudengleicher Signale betrachtet, von denen nur ein Signal phasenverschoben ist. Es gilt daher im Folgenden: f₁ = f₂ = f a₁ = a₂ = a φ₁ = 0 und φ₂ = φ
Für diese Betrachtung ergibt sich für die Überlagerung der beiden Schwingungen im Punkt x₀: s(x₀; t) = s₁(x₀; t) + s₂(x₀; t) = a{sin(2Πft) + sin(2Πft + φ)}
Durch Umformung ergibt sich folgende Gleichung für die Gesamtschwingung: s(x₀; t) = 2acos(φ/2)sin(2Πft + φ/2)
Betrachtet man nun die Amplitude dieser Schwingung, so fällt auf, dass diese bei genau φ = 180° zu Null wird, wie in 1 zu erkennen ist. Diesen Punkt bezeichnet man als destruktive Interferenz, da sich dort beide Signale genau aufheben. Der Bereich, in dem das Signal im Vergleich zu den Einzelsignalen leiser wird, befindet sich zwischen 120° und 240°. Dort ist der Betrag der Gesamtschwingung kleiner als der Betrag der Einzelschwingungen.
Ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur aktiven Auslöschung von Lärm oder Vibrationen sind beispielsweise auch in der WO 93/21688 A1 beschrieben. Hierbei wird der von einer Verbrennungsmaschine verursachte Lärm von einem Auslösch-Schallsignal überlagert, wobei das daraus gebildete Restschallsignal von einem Mikrofon aufgezeichnet und über eine schnelle Fourier-Transformation in einem Prozessor erfasst und weiter verarbeitet wird, um das Auslösch-Signal so zu verändern, dass das Rest-Schallsignal so gering wie möglich wird. Diese Druckschrift zeigt dabei übliche mathematische Prozeduren zur Bestimmung des Auslösch-Signals.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. So kann in einer einfachen Variante der Erfindung der Schallaktor das Markisenbauteil mit einem vorgegebenen Gegenschallmuster beaufschlagen, das durch einmalige Messung des Schallbilds insbesondere bei Inbetriebnahme der Markise bestimmt wurde und in der Steuerung entsprechend gespeichert ist. Dies bedeutet einen gerätetechnisch geringen Aufwand, allerdings besteht dabei das Problem, dass bei einer Veränderung des von der Markise erzeugten Schallbilds beim Ein- und Ausfahren das Gegenschallmuster nicht mehr für eine optimale Geräuschdämpfung daran angepasst ist.
Zur Vermeidung dieses Problems sieht eine komplexere Ausführungsform der Erfindung vor, dass das Geräuschbeeinflussungssystem mindestens ein mit der Steuerung verbundenes Mikrofon zur jeweils aktuellen Erfassung des Schallbilds der Markise beim Ein- und/oder Ausfahren aufweist. Die Steuerung bestimmt dann aus dem aktuell erfassten Schallbild das notwendige Gegenschallmuster zur Beaufschlagung des mit dem Schallaktor versehenen Markisenbauteils. Insoweit werden also auch Änderungen des von der Markise erzeugten Schallbilds beispielsweise aufgrund von Verschleiß, Alterung oder Umwelteinflüssen in die Dämpfung dauerhaft einbezogen.
Bevorzugtermaßen wird das von dem Schallaktor zu erzeugende Gegenschallmuster von der Steuerung in Echtzeit bestimmt, sodass durchgehend eine optimale Geräuschunterdrückung erzielbar ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Markise bezieht sich auf die oben bereits grundsätzlich erörterte Geräuschunterdrückung durch destruktive Interferenz zwischen dem erzeugten Schallbild der Markise und dem applizierten Gegenschallmuster.
Eine bevorzugte Ausbildung eines Schallaktors sieht die Verwendung eines Kontaktlautsprechers hierfür vor. Zahl und Platzierung solcher Kontaktlautsprecher sind an den jeweiligen Markisentyp anzupassen. So können die Schallaktoren mit dem Tuchwellenmotor, der Tuchwelle, einem Ausfallprofil, einem Tragrohr, Markisengehäuse, -gehäusedeckeln oder einem Konsolenteil für die Markise gekoppelt sein. An entsprechenden Orten können auch ein oder mehrere Mikrofone für die aktive Geräuschunterdrückung des Systems positioniert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das Geräuschbeeinflussungssystem nicht nur zur Geräuschunterdrückung, sondern auch zur Erzielung eines Wunsch-Klangbilds beim Ein- und/oder Ausfahren der Markise eingesetzt werden. So kann das Gegenschallmuster nicht nur Klanganteile aufweisen, die einer Auslöschung der von der Markise erzeugten Geräusche dienen, sondern auch Klanganteile, die dann über die Markise etwa eine Melodie oder andere für den Benutzer positiv belegte Geräusche (Vogelgezwitscher, Sportwagen-Motorensound, Gewässer Fließgeräusche) erzeugen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
1 ein Diagramm der Amplitude einer überlagerten Schwingung in Abhängigkeit der Phasenverschiebung zwischen den Einzelsignalen,
2 und 3 Frequenzanalysen des Aus- und Einfahrgeräuschs einer Markise,
4 ein Blockschaltbild für ein Geräuschbeeinflussungssystem einer Markise,
5 eine Frontansicht einer Markise in teilweise geöffnetem Zustand,
6 und 7 vergrößerte Detailansichten der Einzelheiten A und B gemäß 5, und
8 eine teilweise weggebrochene Teilansicht einer Markise in einer zweiten Ausführungsform.
Bevor auf das eigentliche Geräuschbeeinflussungssystem gemäß der Erfindung eingegangen wird, sollen kurz die beim Aus- und Einfahren einer Markise auftretenden Geräusche beispielhaft charakterisiert werden. So können, um einen ersten Eindruck des objektiven Geräuschpegels zu erhalten; grundlegende Messungen durchgeführt werden, die das abgestrahlte Geräusch einer Markise weitgehend erfassen und analysieren. Mit einem bis ca. 12 kHz nahezu linearen Mikrofon kann das abgestrahlte akustische Signal beim Aus- und Einfahren einer Markise aufgezeichnet und einer Frequenzanalyse unterzogen werden. Die zugehörigen Spektren gemäß 2 und 3 zeigen, welche Frequenzen besonders deutlich in den Signalen vorhanden sind und das Klangbild prägen.
Zusätzlich kann mit einem Pegelmessgerät der Schallpegel in einem Meter Entfernung von der Markise aufgenommen werden. Diese Messung zeigt, dass der Schallpegel des Ausfahrvorganges mit ca. 61 dB(A) geringfügig geringer ist als der gemessene Einfahrpegel mit ca. 65 dB(A). Damit ist der Ausfahrvorgang geringfügig leiser als der Einfahrvorgang. Dies ist erklärbar durch die beim Einfahrvorgang sich ergebende erhöhte Belastung des Markisenmotors durch das jetzt zusätzliche Gewicht der ausgefahrenen Markise.
In 2 und 3 ist zu erkennen, dass sich der Aus- und Einfahrvorgang in den Signalen deutlich unterscheidet. Während beim Ausfahrvorgang die Frequenzen f₁ = 387 Hz, f₂ = 484 Hz, f₃ = 1389 Hz und f₄ = 1497 Hz besonders deutlich hervortreten, sind beim Einfahren die Frequenzen f₅ = 129 Hz, f₆ = 161 Hz, f₇ = 236 Hz, f₈ = 258 Hz und f₉ = 398 Hz dominant.
Anhand von 4 kann der grundsätzliche Aufbau eines Geräuschbeeinflussungssystems 1 für eine Markise 2 und ihren Motor 3 zum Antrieb der Tuchwelle (4) (siehe 5 bis 7) erläutert werden. So ist eine mikroprozessorbasierte Steuerung 5 vorgesehen, die eingangsseitig mit zwei Mikrofonen 6, 7 gekoppelt ist. Das eine Mikrofon 6 nimmt dabei das von dem Motor 3 erzeugte Schallbild auf. Das zweite Mikrofon 7 registriert das Gesamt-Schallbild der Markise.
Die Schallsignalinformationen der Mikrofone 6, 7 werden durch die Steuerung 5 entsprechend üblicher Algorithmen zur Frequenzanalyse zu einem Gegenschallmuster verarbeitet, mit dem ein Schallaktor 8, der ausgangsseitig mit der Steuerung 5 gekoppelt ist, angesteuert wird. Bei diesem Schallaktor 8 handelt es sich beispielsweise um einen Kontaktlautsprecher, der mit dem Motor als Geräuschstörquelle gekoppelt ist. Die Steuerung 5 berechnet bei der gezeigten Systemauslegung gemäß 4 in Echtzeit das jeweils vom Schallaktor 8 auf den Motor 3 abzugebende Gegenschallmuster. In einer vereinfachten Ausführungsform kann lediglich mit einem Mikrofon 7 das Markisengeräusch beim Ein- und Ausfahren vor oder bei Inbetriebnahme der Markise einmalig gemessen und ein entsprechendes Gegenschallmuster dann von der Steuerung 5 berechnet und gespeichert werden.
Schallaktor und Mikrofone können im Übrigen nicht nur mit dem Tuchwellenmotor 3, sondern – wie in den 5 bis 7 dargestellt ist –, auch mit einem Markisengehäuseteil gekoppelt sein. So ist bei der Markise gemäß 5 bis 7 ein Markisengehäuse 9 vorgesehen, das beidseitig durch Gehäusedeckel 10, 11 abgeschlossen ist. Das Gehäuse 9 ist über die Gehäusekonsolen 12, 13 an einer Außenwand 17 eines Gebäudes befestigt.
Die gezeigte Gelenkarmmarkise 2 weist an den Gehäusekonsolen 11, 12 angelenkte, federbeaufschlagte Gelenkarmpaare 14, 15 auf, die an ihrem Ausfallende (nicht dargestellt) ein Ausfallprofil 16 tragen. Das Markisentuch 18 ist in 5 der Übersichtlichkeit halber nur zentral angedeutet, es ist auf die Tuchwelle 4 aufwickelbar und mit seinem ausfallseitigen Ende im Ausfallprofil 16 befestigt. Die Mikrofone sind in diesen Figuren im Übrigen nicht erkennbar.
Wie insbesondere aus den 6 und 7 deutlich wird, ist im Gehäuse 9 die Steuerung 5 eingesetzt, mit der die beiden Schallaktoren 8.1, 8.2 gekoppelt sind. Letztere sitzen an der Innenseite der beiden Gehäusedeckel 10, 11 in direktem Kontakt mit diesen, sodass das von den Schallaktoren 8.1, 8.2 erzeugte Gegenschallmuster über die Gehäusedeckel 10, 11 auf das Gehäuse 9 übertragen wird, sodass damit eine Auslöschung oder zumindest Dämpfung des von der Markise beim Ein- und Ausfahren erzeugten Geräuschs stattfinden kann.
Bei der in 8 gezeigten Markise ist im Bereich der weggebrochen dargestellten Tuchwelle 4 ein als Rohrmotor 3 ausgebildeter Antrieb erkennbar, der am linken Gehäusedeckel 10 des Gehäuses 9 der an der Wandkonsole 12 befestigten Markise gelagert ist. Innerhalb der Tuchwelle 4 sitzt auf dem Motorflansch 19 ein Mikrofon 6, das genauso wie der in der Tuchwelle 4 sitzende Schallaktor 8 mit der Steuerung 5 gekoppelt ist.
Das über das Mikrofon 6 gemessene Schallbild des Motors 3 innerhalb der Tuchwelle 4 wird wiederum von der Steuerung 5 verarbeitet, sodass die Steuerung 5 den Schallaktor 8 so ansteuert, dass dieser ein entsprechendes Gegenschallmuster zur Beaufschlagung der Tuchwelle 4 erzeugt. Damit kann wiederum die gesamte Geräuschentwicklung der Markise deutlich reduziert werden.
Bei beiden Ausführungsformen der Markise ist es schließlich möglich, dass die Steuerung 5 nicht nur ein dem Schallbild entsprechendes Gegenschallmuster erzeugt, sondern weiterhin ein Signalmuster überlagert, aufgrund dessen nicht nur eine Geräuschunterdrückung im Bereich der Markise stattfindet, sondern diese auch ein Wunsch-Klangbild, wie eine Melodie, abgibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 93/21688 A1 [0015]

Claims

Markise umfassend – ein an einem Gebäudeteil (17) anbringbares Basisteil (9, 12, 13), – eine daran mittels eines Motors (3) drehangetriebene Tuchwelle (4), und – ein auf die Tuchwelle (4) auf- und davon abwickelbares, ein- und ausfahrbares Markisentuch (18), gekennzeichnet durch – ein Geräuschbeeinflussungssystem (1), das eine Steuerung (5) und mindestens einen davon angesteuerten, mit einem Markisenbauteil (10, 11) gekoppelten Schallaktor (8) aufweist, wobei der mindestens eine Schallaktor (8) ein an das Schallbild beim Ein- und/oder Ausfahren der Markise (2) angepasstes Gegenschallmuster zur Geräuschbeeinflussung, insbesondere Geräusch- und Vibrationsdämpfung, erzeugt.
Markise nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallaktor (8) das Markisenbauteil (10, 11) mit einem vorgegebenen Gegenschallmuster beaufschlagt, das durch einmalige Messung des Schallbildes insbesondere bei Inbetriebnahme der Markise (2) bestimmt und in der Steuerung (5) gespeichert ist.
Markise nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Geräuschbeeinflussungssystem (1) mindestens ein mit der Steuerung (5) verbundenes Mikrofon (6, 7) zur Erfassung des Schallbildes der Markise (2) beim Ein- und/oder Ausfahren aufweist, wobei die Steuerung (5) aus dem aktuell erfassten Schallbild das Gegenschallmuster zur Beaufschlagung des Markisenbauteils (10, 11) bestimmt.
Markise nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenschallmuster in Echtzeit bestimmt wird.
Markise nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schallmuster zur Geräuschbeeinflussung zu dem von der Markise (2) erzeugten Schallbild gegenphasig ist, sodass eine Geräuschunterdrückung durch destruktive Interferenz zwischen dem erzeugten Schallbild und dem applizierten Gegenschallmuster erzielbar ist.
Markise nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schallaktor (8) als Kontaktlautsprecher ausgebildet ist.
Markise nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schallaktor (8) mit dem Tuchwellenmotor (3), der Tuchwelle (4), einem Ausfallprofil (16) und/oder einem das Basisteil darstellenden Tragrohr, Markisengehäuse (9), -gehäuseteil (10, 11) oder -konsolenteil (12, 13) gekoppelt ist.
Markise mindestens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Mikrofon (6, 7) mit dem Tuchwellenmotor (3), der Tuchwelle (4), einem Ausfallprofil (16) und/oder einem das Basisteil darstellenden Tragrohr, Markisengehäuse (9), -gehäuseteil (10, 11) oder -konsolenteil (12, 13) gekoppelt sind.
Markise nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gegenschallmuster Klanganteile überlagert sind, mit denen ein Wunsch-Klangbild beim Ein- und/oder Ausfahren der Markise (2) erzielbar ist.