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Die Erfindung betrifft eine Geräuschemissionsanordnung für Kraftfahrzeuge, insbesondere jedoch für geräuscharme Kraftfahrzeuge.
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Geräuscharme Kraftfahrzeuge können für andere Verkehrsteilnehmer eine Gefahr darstellen, weil diese Fahrzeuge von Fußgängern, Zweiradfahrern oder Tieren nicht oder zu spät gehört werden. Es hat sich in der Vergangenheit gezeigt, dass das Fehlen eines deutlich wahrnehmbaren Betriebsgeräusches zu häufigeren Unfällen mit den genannten Verkehrsteilnehmern im Vergleich zu Fahrzeugen mit traditionellen Verbrennungsmotoren führt. Dieser Effekt tritt insbesondere bei Fahrzeugen mit sehr leisen Verbrennungsmotoren, Hybrid- oder Elektrofahrzeugen auf, besonders dann, wenn diese mit niedrigen Geschwindigkeiten fahren und keine oder nur sehr leise Betriebsgeräusche erzeugen.
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Bei Geschwindigkeiten von weniger als 30 km/h reichen Windgeräusche und das Reifenabrollgeräusch erfahrungsgemäß nicht mehr aus, um andere Verkehrsteilnehmer akustisch auf das herannahende Fahrzeug aufmerksam zu machen. Somit wurde bereits begonnen, für geräuscharme Fahrzeuge die Erzeugung von Warngeräuschen, wie zum Beispiel künstlichen Motorgeräuschen, zu fordern. Im Ergebnis dieser Entwicklung wurden im Stand der Technik bereits akustische Warnsysteme entwickelt, welche den Einsatz von Schallerzeugern im Motorraum oder im Außenbereich des Fahrzeuges vorsehen.
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Die
DE 195 40 768 A1 offenbart eine Signaltonvorrichtung zur Verwendung in lärmarmen Kraftfahrzeugen und Elektrofahrzeugen. Der zeitlich dauerhafte oder intermittierende Signalton, der manuell nach Bedarf zuschaltbar ist, macht auf das fahrende Fahrzeug aufmerksam. Die Signaltongeber sind in entsprechend ausgebildeten Gehäusen der vorderen Scheinwerfer, der Rücklichter und der seitlichen Signallampen integriert und geben ein angenehmes Motorengeräusch oder andere angenehme Töne aus.
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Alternativ dazu ist im Stand der Technik gemäß der
GB 2 306 634 A eine mit einer Hupe kombinierte Lampe für Fahrzeuge in einem wasserdichten Gehäuse bekannt. Diese Vorrichtung eignet sich besonders für Lastwagen oder Gabelstapler beim Rückwärtsfahren zur Warnung von Personen und anderen Fahrzeugen, die sich in der Nähe oder hinter dem Fahrzeug befinden.
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In der
EP 0 493 577 B1 wird weiterhin eine Kombination von einem Rückfahrscheinwerfer und einem akustischen Signalgeber für einen Lastwagen offenbart, wobei beide Vorrichtungen gleichzeitig aktiviert werden. Der akustische Signalgeber besteht hauptsächlich aus einem piezoelektrischen Element, welches sich inklusive Treiberschaltung innerhalb einer sogenannten geschlossenen Helmholtz-Kammer in dem Gehäuse des Rückfahrscheinwerfers befindet.
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Aus der
DE 10 2009 058 903 A1 ist ein akustisches Signalsystem für ein Fahrzeug zur Erzeugung eines außerhalb des Fahrzeuges wahrnehmbaren akustischen Signals bekannt, welches die Wahrnehmung des Fahrzeuges für andere Verkehrsteilnehmer in der Umwelt verbessert. Dieses System wurde vorrangig für Elektrofahrzeuge mit geringer Geräuschentwicklung konzipiert, für welche das dauerhafte Geräusch eines Motors zur Verfügung gestellt wird. Das Signalsystem kann jedoch auch als Hupe benutzt werden.
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Im Stand der Technik ist aus der
DE 10 2007 003 201 A1 eine Einrichtung zum Erzeugen von Audiosignalen bekannt, welche das Problem der äußerst geringen Geräuschemission bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen oder Hybridfahrzeugen löst. Dabei wird eine Einrichtung zur Erzeugung von Audiosignalen vorgeschlagen, die für die anderen Verkehrsteilnehmer ein hörbares Audiosignal erzeugt. Es wird angegeben, dass für die Klangerzeugung ein Piezoelement die Karosserie zum Schwingen anregt, wobei die Karosserie als Lautsprechermembran wirkt. Alternativ wird für die Wiedergabe des Klanges ein herkömmlicher Lautsprecher eingesetzt.
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Weitere technische Umsetzungen einer zusätzlichen und künstlichen Warn- oder Betriebsgeräuschemission im Stand der Technik basieren auf konventionellen, im Gehäuse montierten Membranlautsprechern zur Schallerzeugung und Audiosignalausgabe, welche an oder unter der Karosserie, beispielsweise in der Nähe des Kühlergrills oder an den Radhäusern, platziert sind.
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Nachteilig bei den bekannten Systemen ist, dass die zusätzlich montierten Membranlautsprecher häufig nicht die nötige Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen aufweisen, die der Einsatz im Außenbereich des Fahrzeuges über die Dauer eines Fahrzeuglebens erfordert. Speziell das Eindringen von Wasser sowie die Verschmutzung durch Schlamm und Dreck oder Schmier- und Betriebsstoffe stellen für offene Lautsprechersysteme ein Problem dar.
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Weiterhin ist im Stand der Technik aus der
US 2010/0141419 A1 ein kombinierter akustischer Rückfahralarm und eine Rückfahrlampe bekannt. Der akustische Rückfahralarm und die damit kombinierte Rückfahrlampe wird bei Lastkraftwagen aktiviert, wenn das Fahrzeug sich im Rückwärtsgang befindet. Der Rückfahralarm besteht aus einem Warn- oder Signalton, um Verkehrsteilnehmer auf das rückwärtsfahrende Fahrzeug hinzuweisen. Die mit dem Rückwärtsalarm kombinierte Rückfahrlampe ist aus verschiedenen LED aufgebaut und erlaubt, wie bei herkömmlichen Rückfahrlichtern, eine Beleuchtung des rückwärtigen Bereiches und dient gleichzeitig als Warnlampe. Nachteilig ist dabei festzustellen, dass eine derartige Kombination nur für eine bestimmte Betriebsart des Fahrzeuges im Zusammenhang mit den Sicherheitsfunktionen beim Rückwärtsfahren vorgesehen ist. Eine dauerhafte Klangerzeugung für Fahrzeuge mit geringer Geräuschemission ist mit dieser zusätzlichen Rückfahrwarneinheit nicht realisierbar, Bauart und Ausführung erlauben keine Erzeugung von motorenähnlichen Klängen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Geräuschemissionsanordnung für geräuscharme Kraftfahrzeuge zur Verfügung zu stellen, die für die dauerhafte Geräuschemission während der Fahrt ausgebildet ist und die eine effektive Geräuscherzeugung bei langer Lebensdauer und robuster Bauweise ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch eine Geräuschemissionsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die Aufgabe der Erfindung wird insbesondere durch eine Geräuschemissionsanordnung für geräuscharme Kraftfahrzeuge gelöst, wobei ein Soundgenerator und eine Audiosignalerzeugungseinheit vorgesehen sind. Die Audiosignalerzeugungseinheit ist in die Frontscheinwerfer und/oder die Heckleuchten oder andere externe Beleuchtungselemente des Fahrzeuges integriert und damit hermetisch gegen Umwelteinflüsse abgeschirmt ausgebildet. Die Audiosignalerzeugungseinheit ist für die Erzeugung von Motoren-, motorähnlichen oder Motorersatzgeräuschen ausgelegt, um in erster Linie Verkehrsteilnehmer auf das ansonsten leise Fahrzeug akustisch aufmerksam zu machen.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Audiosignalerzeugungseinheit in oder an einem gemeinsamen Gehäuse mit dem Frontscheinwerfer und/oder der Heckleuchte angeordnet.
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Eine Umsetzung der Erfindung ist die Verwendung des Scheinwerfer- und Rückleuchtengehäuses als Lautsprecherchassis für einen Membranlautsprecher. Dabei wird das Volumen des Scheinwerfergehäuses an die Anforderungen des Lautsprechers angepasst und gegebenenfalls innerhalb des Scheinwerfergehäuses für den Lautsprecher optimaler Größe getrennt ausgeführt.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Audiosignalerzeugungseinheit in Form eines Körperschallwandlers ausgeführt, der die mechanische Struktur des Scheinwerfers oder der Rückleuchten des Fahrzeugs anregt. Das Scheinwerfergehäuse oder die gläserne Frontlinse des Scheinwerfers werden somit als Schwingkörper benutzt und der so erzeugte Schall nach außen an die Luft abgegeben. Insbesondere kommt hierbei die kompakte Bauform eines Körperschallwandlers vorteilhaft zum Tragen, sodass die mechanische Integration in das Schweinwerfergehäuse mit minimalem Platzbedarf gewährleistet ist. Dabei kann durch eine mechanische Kopplung mit der Frontlinse des Scheinwerfers eine besonders effektive Schallabgabe erreicht werden. Durch die Verwendung eines Körperschallwandlers ohne Lautsprechermembran gibt es darüber hinaus keine Teile die direkt den Umwelteinflüssen des Motorraums ausgesetzt sind. Der Körperschallwandler kann somit komplett innerhalb des Gehäuses eingeschlossen sein, wodurch verhindert wird, dass Verschmutzungen durch Staub, Wasser, Öl und Ähnliches den Schallwandler angreifen oder dessen bewegte Teile durch Substanzen, wie Schlamm oder Teer, zugesetzt, verformt oder zerstört werden. Die mechanische Struktur des Frontscheinwerfers und/oder der Heckleuchte sind nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zumindest teilweise als Schallkörper ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung dadurch ausgebildet, dass die Außenfläche der Frontscheinwerfer und/oder der Heckleuchte mindestens teilweise als schallabstrahlende Fläche der Audiosignalerzeugungseinheit ausgebildet ist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Linse als lichtemittierende Fläche der Frontscheinwerfer und/oder der Heckleuchte gleichzeitig als schallabstrahlende Fläche der Audiosignalerzeugungseinheit ausgebildet ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Audiosignalerzeugungseinheit die Klänge der Fahrzeughupe ausgebbar ausgebildet ist und somit auf eine separate Fahrzeughupe verzichtet werden kann.
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Vorteilhaft wird die Audiosignalerzeugungseinheit dahingehend ausgebildet, dass Klänge jeglicher Art sowie insbesondere Motorengeräusche realitätsnah nachgebildet und in alle Bewegungsrichtungen des Fahrzeugs abgegeben werden können und dass externe Warn- und Benachrichtigungstöne ausgebbar sind, wobei bevorzugt als Warn- und Benachrichtigungstöne ein Begrüßungsklang bei Annäherung an das Fahrzeug, Fahrzeuglokalisierungsklänge, akustischer Alarm oder Informationen, wie Batterieladestatus oder Reifendruckinformationen, durch Signalisierung oder Sprachausgabe durch die Audiosignalerzeugungseinheit hörbar gemacht werden.
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Bei der Realisierung der Geräuschemissionsanordnung ist es vorteilhaft, die elektrische Verkabelung der Audiosignalerzeugungseinheit mit dem Soundgenerator und dem elektrischen System des Fahrzeuges über den Lichtkabelbaum des Fahrzeuges auszuführen, da somit nur geringe zusätzliche Aufwendungen bei der Umsetzung der elektrischen Integration der Geräuschemissionsanordnung erforderlich sind.
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Bevorzugt ist die Audiosignalerzeugungseinheit als elektromechanischer Schallgeber zur Anregung strukturgenerierter Klänge ausgebildet, wobei der elektromechanische Schallgeber von den optischen Elementen der Frontscheinwerfer und/oder der Heckleuchten mechanisch entkoppelt ausgeführt ist.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Audiosignalerzeugungseinheit thermisch isoliert von den optischen Elementen von Frontscheinwerfer und/oder Heckleuchten ausgebildet.
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Somit wird eine effektive Ausgabe der Audiosignale konzeptionsgemäß dadurch gewährleistet, dass der Schallerzeuger in die Außenkontur der Karosserie integriert ist und auch in die Richtung abstrahlt, in der sich andere Verkehrsteilnehmer in Bewegungsrichtung des Fahrzeuges befinden. Besonders vorteilhaft ist, dass die Schallabstrahlung direktional erfolgt, um Verkehrsteilnehmern die Lokalisierung des Fahrzeuges zu erleichtern und eine unnötige Beschallung der Umwelt zu minimieren. Konzeptionsgemäß wird der Schallerzeuger, auch als Audiosignalerzeugungseinheit bezeichnet, in die Frontscheinwerfer und die Heckleuchten des Fahrzeuges zur Erzeugung von Motoren-, motorähnlichen oder Motorersatzgeräuschen integriert. Unter einer Integration soll eine visuelle und funktionale Verbindung der Komponenten verstanden werden. Die Audiosignalerzeugungseinheit ist im Ergebnis visuell nicht vom Scheinwerfer zu trennen beziehungsweise zu unterscheiden und der Schall sowie das Licht werden durch das Kombinationsbauteil emittiert. Obwohl an die Beleuchtungseinrichtungen am Kraftfahrzeug und an die Audiosignalerzeugungseinheiten unterschiedliche Anforderungen gestellt werden, sind beide empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen und müssen somit gegenüber diesen geschützt und abgedichtet ausgeführt sein. Durch die Integration der Audiosignalerzeugungseinheit in die Beleuchtungseinrichtungen des Kraftfahrzeuges können somit zusätzliche Aufwendungen für die abgedichtete Ausführung der Audiosignalerzeugungseinheit vermieden werden.
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Die Frontscheinwerfer und Heckleuchten befinden sich auch für die Ausgabe von Geräuschemissionen in einer idealen Lage am Fahrzeug, da die Frontscheinwerfer im allgemeinen am Fahrzeug an der Vorderseite links und rechts in Fahrtrichtung zeigend und die Heckleuchten am Heck des Fahrzeuges für Rückwärtsfahrten und Parkmanöver in die rückseitige Richtung zeigend angeordnet sind. Die Integration der Schallerzeuger in die Lampengehäuse erlaubt eine hermetische Abschirmung von Umwelteinflüssen und sieht vor, die auf der Außenseite der Karosserie befindliche Oberfläche der Lampe für die Abstrahlung des Schalls zu nutzen. Mit Blick auf die Nachteile des Standes der Technik ist als besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung die mechanische Integration der Schallerzeuger in bestehende Gehäuse zu nennen. Damit ist kein zusätzlicher Stauraum im Motorraum oder an der Karosserie wie im Falle von zusätzlichen angebrachten Lautsprechern erforderlich.
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Weiterhin werden zusätzliche Verkabelungen durch eine einfache Erweiterung des Bestandskabelbaums zu den Lampen vermieden. Die Benutzung der bestehenden Lampenstruktur auf der Außenseite der Fahrzeugkarosserie vermeidet weitere Anbauteile.
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Unter einer integrierten Ausbildung der Audiosignalerzeugungseinheit mit den Frontscheinwerfern und/oder den Heckleuchten ist zu verstehen, dass die Schallerzeugung durch die Audiosignalerzeugungseinheit innerhalb der Lampe erfolgt. Es entsteht eine Komponente, die beide Funktionen der Schall- und der Lichtemission in einer Komponente verwirklicht.
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Der Schallerzeuger ist bevorzugt in einem gemeinsamen gegenüber der Umwelt abgedichteten Gehäuse mit dem Scheinwerfer oder der Heckleuchte angeordnet.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
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1: Fahrzeug mit zusätzlichen Lautsprechern;
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2: Fahrzeug mit in die Scheinwerfer und Heckleuchten integrierter Audiosignalerzeugungseinheit,
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3: a, b und c Ansichten Fahrzeugscheinwerfer mit Membranlautsprecher im Scheinwerfergehäuse,
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4: a, b und c Ansichten Fahrzeugscheinwerfer mit Schallgeber im Scheinwerfergehäuse,
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5 a, b und c Ansichten Fahrzeugscheinwerfer mit Schallgeber an der Linse und
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6: a und b Ansichten Heckleuchte mit Audiosignalerzeugungseinheit an der Linse.
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In 1 ist ein Fahrzeug 1 mit einem Soundgenerator 2 zur Erzeugung von Geräuschen nach Ausgestaltungen aus dem Stand der Technik dargestellt. Die zur Schallerzeugung vorgesehenen Lautsprecher 5 sind im Frontbereich 3 des Fahrzeuges 1 sowie im Heckbereich 4 des Fahrzeuges 1 und an den Seitenbereichen 6 des Fahrzeuges 1 angeordnet, sodass nach allen Seiten die Geräusche emittiert werden können. In 1 ist grafisch verdeutlicht, wie die einzelnen Klanggebiete um das Fahrzeug herum verteilt sind. Es ergeben sich zwangsläufig ein rückseitiges Klanggebiet 7, ein frontseitiges Klanggebiet 8 sowie zwei seitliche Klanggebiete 9 links und rechts des Kraftfahrzeuges 1.
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Die Lautsprecher 5 sind mit dem Soundgenerator 2 über den zentralen Fahrzeugkabelbaum 10 miteinander elektrisch verbunden.
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In 2 ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Konzeption dargestellt, bei welcher das Kraftfahrzeug 1 gleichfalls einen Soundgenerator 2 aufweist, der jedoch zur Klangerzeugung mit den in den Frontscheinwerfer 11 und/oder die Heckleuchten 12 integrierten Audiosignalerzeugungseinheiten verbunden ist. Die elektrische Verbindung wird über den Lichtkabelbaum 13 realisiert. Durch die Integration der Schallerzeuger in die Frontscheinwerfer 11 und/oder die Heckleuchten 12 ergibt sich auch in der Verteilung des Klanggebietes eine vorteilhafte Spezifik. Im Frontbereich 3 des Fahrzeuges 1 sind somit zwei kombinierte frontseitige und seitliche Klanggebiete 14 durch die beiden im Normalfall an den äußeren Frontbereichen positionierten Scheinwerfer 11 entstanden. Die frontseitigen seitlichen Klanggebiete 14 decken somit auch die seitliche Klangabstrahlung mit ab, sodass keine zusätzlichen seitlich wirkenden Schallerzeuger am Fahrzeug 1 vorgesehen werden müssen. In analoger Weise sind die Schallerzeuger in die Heckleuchten 12 im Heckbereich des Kraftfahrzeuges 1 integriert und erzeugen dabei ein kombiniertes heckseitiges und seitliches Klanggebiet 15. Als besonderen Vorteil der Ausgestaltung ist die mechanische und elektrische Integration der Klangerzeuger mit den Lampen hervorzuheben, sodass keine zusätzlichen mechanischen Integrationen in das Fahrzeug verbunden mit Dichtung und mechanischem Schutz gegenüber Umwelteinflüssen erforderlich ist.
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In 3a, 3b und 3c ist die Kontur eines Frontscheinwerfers 11 eines Kraftfahrzeuges schematisiert in drei Ansichten dargestellt. Der Frontscheinwerfer 11 besteht im Wesentlichen aus einem Lampengehäuse 16 und einer Linse 17 als lichtabstrahlende Fläche sowie der Lampe 18. Unter der Linse 17 wird die lichtabstrahlende, durchsichtige beziehungsweise durchscheinende Fläche eines Frontscheinwerfers 11 verstanden, welche gleichzeitig weitgehend Teil der äußeren Kontur des Kraftfahrzeuges ist. Die Audiosignalerzeugungseinheit 5 ist als herkömmlicher Membranlautsprecher ausgeführt und in das Gehäuse 16 integriert und mechanisch fixiert und erzeugt Schallwellen, die über den Frontscheinwerfer 11 an die Umgebung abgegeben werden. Der Lautsprecher 5 ist am Gehäuse 16 befestigt, wobei die Anordnung im inneren des Gehäuses 16 und somit vor Umwelteinflüssen weitgehend geschützt erfolgt.
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Eine schematisierte und beispielhafte alternative Ausgestaltung der Audiosignalerzeugungseinheit 5 durch einen Schallgeber wird in den 4a, 4b und 4c gezeigt. Dabei wird der Schallgeber 5 im Inneren des Gehäuses 16 platziert und mit dem Gehäuse 16 mechanisch verbunden. Die Struktur des Gehäuses 16 wird vom Schallgeber 5 elektro-mechanisch erregt und gibt Schallwellen über den Frontscheinwerfer 11 an die Umgebung ab. In dieser Ausgestaltung besteht der besondere Vorteil darin, dass kein zusätzlicher Bauraum für den Schallgeber 5 erforderlich ist und dass der Schallgeber 5 optimal vor äußeren Umwelteinflüssen im inneren des Lampengehäuses 16 geschützt ist. Die Linse 17 umschließt den Schallgeber 5 und die Lampe 18 nach außen hin. Die elektromechanische Schallerzeugung über die Struktur des Gehäuses 16 des Frontscheinwerfers 11 ist im Unterschied zur Schallerzeugung durch Membranlautsprecher wesentlich robuster gegenüber Umwelteinflüssen.
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In den 5a, 5b und 5c ist ein Fahrzeugscheinwerfer 11 mit einem Schallgeber 5 stark schematisiert und beispielhaft gezeigt, wobei der Schallgeber 5 direkt an der Linse 17 befestigt ist und somit die Schallwellen elektromechanisch direkt an der licht- und schallemittierenden Oberfläche erzeugt werden. Dadurch ist eine optimale mechanische Erzeugung und Übertragung des Klanges möglich. Das Gehäuse 16 mit der Lampe 18 sind somit nicht direkt mit dem Schallgeber 5 verbunden.
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Die 6a und 6b zeigen stark schematisiert und beispielhaft die Rück- und Seitenansicht einer Heckleuchte 12, bei welcher der Schallgeber 5 an der Linse 17 angebracht ist. Das Gehäuse 16 trägt die Lampen 18.
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Allen dargestellten Ausgestaltungen ist zu eigen, dass die strukturgebundene elektromechanische Schallerzeugung zur Vermeidung von Vibrationen der Beleuchtungselemente von diesen mechanisch entkoppelt ausgeführt ist. Somit ist sichergestellt, dass die Beleuchtungsfunktionen der Scheinwerfer nicht durch unerwünschte Schwingungen beeinflusst sind.
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Um die thermische Beeinflussung der Schallgeber 5 gering zu halten, sind diese aktiv oder passiv gekühlt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Soundgenerator
- 3
- Frontbereich des Fahrzeuges
- 4
- Heckbereich des Fahrzeuges
- 5
- Lautsprecher, Audiosignalerzeugungseinheit, Schallgeber
- 6
- Seitenbereich des Fahrzeuges
- 7
- rückseitiges Klanggebiet
- 8
- frontseitiges Klanggebiet
- 9
- seitliches Klanggebiet
- 10
- zentraler Fahrzeugkabelbaum
- 11
- Frontscheinwerfer mit integrierter Audiosignalerzeugungseinheit
- 12
- Heckleuchten mit integrierter Audiosignalerzeugungseinheit
- 13
- Lichtkabelbaum
- 14
- kombiniertes frontseitiges und seitliches Klanggebiet
- 15
- kombiniertes heckseitiges und seitliches Klanggebiet
- 16
- Gehäuse, Lampengehäuse
- 17
- Linse
- 18
- Lampe
