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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.
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Stand der Technik
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Es sind Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Hybrid-, Elektro- oder Brennstoffzellenfahrzeuge, bekannt, deren Antriebe, insbesondere im Vergleich zu einem klassischen Verbrennungsmotor, sehr leise sind und daher von der Umgebung oftmals nicht wahrgenommen werden. Dies stellt ein Gefährdungsrisiko für andere Verkehrsteilnehmer, insbesondere für Fußgänger und Radfahrer, dar. Auch aufgrund gesetzlicher Vorgaben, wie beispielsweise der EU-Verordnung Nr. 540/2014, wurde daher bereits vorgeschlagen, Antriebs- und/oder Fahrgeräusche zu simulieren, um die Wahrnehmbarkeit eines solchen Kraftfahrzeugs zu erhöhen. Hierbei eingesetzte Systeme werden unter dem Begriff „Acoustic Vehicle Alerting System“ (kurz: „AVAS“) zusammengefasst.
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Darüber hinaus kann bezweckt sein, das Klangbild eines Kraftfahrzeugs durch zusätzlich erzeugte Geräusche zu verbessern. Derartige Systeme werden unter dem Begriff „Active Sound Enhancement“ (kurz: „ASE“) zusammengefasst.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2010 005 138 A1 geht beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit einem elektronischen Schallerzeugungssystem hervor, mittels dessen das Klangbild des Kraftfahrzeugs in der Weise beeinflussbar ist, dass gezielt ein gewünschter Klangeindruck erzeugt wird. Das elektronische Schallerzeugungssystem umfasst hierzu mindestens einen elektrischen Schwingungserreger, der derart an einer Schallwand befestigt ist, dass von der Schallwand Schall in die Umgebung des Kraftfahrzeugs abgestrahlt wird.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 197 46 523 A1 ist darüber hinaus ein Verfahren zur Klangerzeugung in Kraftfahrzeugen bekannt, bei dem in der Fahrgastzelle angeordnete Lautsprecher zur Erzeugung von Motorengeräuschen eingesetzt werden. Diese variieren in Abhängigkeit vom jeweiligen Fahrzustand, so dass der Fahrer über die synthetisch erzeugten Geräusche eine Art Rückkopplung des Motors erfährt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug anzugeben, dessen akustische Wahrnehmbarkeit im Hinblick auf Sicherheit, Umweltbelastung und/oder Fahrerlebnis weiter verbessert ist. Die hierzu vorgeschlagenen Maßnahmen sollen zudem einfach und kostengünstig umsetzbar sein.
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Zur Lösung der Aufgabe werden das Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie des Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Das vorgeschlagene Kraftfahrzeug weist eine Einrichtung zur Schallerzeugung auf, mittels welcher die akustische Wahrnehmung des Kraftfahrzeugs beeinflussende Zusatzgeräusche generierbar sind. Bestandteil der Einrichtung zur Schallerzeugung ist mindestens ein elektrisch oder elektronisch ansteuerbarer Schwingungserreger zur Einwirkung auf ein schwingfähiges Bauteil. Erfindungsgemäß ist das schwingfähige Bauteil ein Karosseriebauteil des Kraftfahrzeugs und der Schwingungserreger ist mit dem schwingfähigen Bauteil gekoppelt, so dass das schwingfähige Bauteil unter Einwirkung des Schwingungserregers Schall erzeugt, der außerhalb und innerhalb des Kraftfahrzeugs wahrnehmbar ist.
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Mit nur einem Schwingungserreger lassen sich auf diese Weise Zusatzgeräusche genieren, die zum Einen der Erfüllung von Sicherheitsanforderungen dienen, da die akustische Wahrnehmbarkeit durch außerhalb des Kraftfahrzeugs befindliche Verkehrsteilnehmer verbessert wird. Zum Anderen kann der Komfort im Inneren des Kraftfahrzeugs gesteigert werden, um dem Fahrer und/oder den Fahrzeuginsassen das Fahren so angenehm wie möglich zu machen. Beispielsweise können als unangenehm empfundene Geräusche durch Zusatzgeräusche überlagert bzw. abgeschwächt werden, so dass sie weniger deutlich wahrgenommen werden. Ferner können Zusatzgeräusche generiert werden, die positiv besetzt sind und somit das Fahrerlebnis von Fahrer und/oder Fahrzeuginsassen erhöhen.
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Das heißt, dass das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug eine Einrichtung zur Schallerzeugung besitzt, die vielseitig einsetzbar und zudem einfach und kostengünstig umsetzbar ist, da mit nur einem Schwingungserreger bzw. mit nur einer Art eines Schwingungserregers sowohl Außen- als auch Innengeräusche generierbar sind.
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In einer Minimalkonfiguration besteht die Einrichtung zur Schallerzeugung aus einem Schwingungserreger, der mit einem Karosseriebauteil des Kraftfahrzeugs in der Weise wirkverbunden ist, dass das Karosseriebauteil über den Schwingungserreger in Schwingung versetzbar ist. Die Wirkverbindung setzt eine nicht schallentkoppelte Verbindung zwischen Schwingungserreger und Karosseriebauteil voraus. Vorzugsweise ist der Schwingungserreger mit dem Karosseriebauteil starr gekoppelt. Das in Schwingung versetzte Karosseriebauteil bewirkt dann, dass Schall erzeugt wird, der sich als Körper- und/oder als Luftschall nach außen und nach innen ausbreitet.
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Bevorzugt ist das schwingfähige Bauteil bzw. das Karosseriebauteil eine Motorhaube, ein Kotflügel, ein Stoßfänger, insbesondere ein vorderer Stoßfänger, und/oder eine Frontschürze des Kraftfahrzeugs. Da diese Karosseriebauteile in der Regel aus dünnen Blechen gefertigt sind, bilden sie aufgrund ihrer Flächenausdehnung besonders schwingfähige Bauteile aus. Das heißt, dass sie sich besonders leicht in Schwingung versetzen lassen. Die Schallerzeugung kann demnach mit geringem Kraftaufwand realisiert werden, so dass ein einfach aufgebauter Schwingungserreger einsetzbar ist. Die vorgeschlagenen Karosseriebauteile sind zudem in einer gewissen Entfernung zum Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordnet, so dass der Schall nicht unmittelbar nach innen übertragen wird. Die generierten Zusatzgeräusche sind demnach innen weniger deutlich wahrzunehmen als außen, wodurch dem Umstand Rechnung getragen wird, dass die Wahrnehmung im Außenraum oftmals infolge lauter Umgebungsgeräusche beeinträchtigt wird.
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Des Weiteren bevorzugt weist das schwingfähige Bauteil mindestens ein aussteifendes Element auf, beispielsweise in Form einer Materialverstärkung, einer Strebe, einer Kantung, einer Sicke und/oder einer Profilierung. Ferner kann eine gewisse Aussteifung durch eine Befestigung des Karosseriebauteils an einem anderen Bauteil bewirkt werden, so dass eine Befestigung ebenfalls ein aussteifendes Element im Sinne der vorliegenden Anmeldung darstellt. Durch das mindestens eine aussteifende Element kann die Flächenausdehnung des schwingfähigen Bauteils vergrößert werden, was sich günstig auf das Schwingverhalten des Bauteils auswirkt.
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Bevorzugt ist der Schwingungserreger in einem Abstand zum aussteifenden Element angeordnet. Denn die über das aussteifende Element bewirkte Aussteifung setzt die Schwingfähigkeit des Bauteils herab. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Abstand zum aussteifenden Element nicht größer als 15 cm, vorzugsweise nicht größer als 10 cm, weiterhin vorzugsweise nicht größer als 5 cm ist, um Einflüsse auf das Schwingverhalten des Bauteils, beispielsweise durch eine dauerhafte Verformung, gering zu halten. Denn das aussteifende Element wirkt einer dauerhaften Verformung entgegen.
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Ist das schwingfähige Bauteil beispielsweise eine Motorhaube, die durch mindestens eine Sicke ausgesteift wird, erfolgt die Kopplung des Schwingungserregers mit der Motorhaube bevorzugt in einem Abstand von maximal 5 cm neben der Sicke. Alternativ oder ergänzend kann der Schwingungserreger im Bereich einer Aufhängung der Motorhaube angeordnet sein, die ebenfalls eine Aussteifung der Motorhaube bewirkt. Der Abstand zur Aufhängung sollte vorzugsweise nicht mehr als 15 cm betragen.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Schwingungserreger kraft-, form- und/oder stoffschlüssig am schwingfähigen Bauteil befestigt ist. Die kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Befestigung bewirkt eine starre Kopplung des Schwingungserregers mit dem schwingfähigen Bauteil. Vorzugsweise ist der Schwingungserreger mit dem schwingfähigen Bauteil verschraubt und/oder verklebt, so dass eine belastbare und über die Lebensdauer des Kraftfahrzeugs haltbare Befestigung bewirkt wird.
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Vorteilhafterweise umfasst der Schwingungserreger einen Aktor, insbesondere einen Magnet- oder Piezoaktor. Derartige Aktoren sind besonders kleinvolumig, so dass der Bauraumbedarf der Einrichtung zur Schallerzeugung gesenkt wird.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Schwingungserreger mit einer Steuereinheit des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Über die Steuereinheit kann der Schwingungserreger in Abhängigkeit von aktuellen Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs angesteuert werden, so dass diese Berücksichtigung finden.
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Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird darüber hinaus ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, bei dem zur Beeinflussung der akustischen Wahrnehmung des Kraftfahrzeugs mittels einer Einrichtung zur Schallerzeugung Zusatzgeräusche generiert werden. Die Einrichtung zur Schallerzeugung umfasst hierzu einen elektrisch oder elektronisch ansteuerbaren Schwingungserreger zur Einwirkung auf ein schwingfähiges Bauteil. Erfindungsgemäß wird von dem schwingfähigen Bauteil unter Einwirkung des Schwingungserregers Schall erzeugt, der nach außen und innen abgestrahlt wird. Das Verfahren dient demnach der Erfüllung bereits bestehender Sicherheitsanforderungen hinsichtlich der akustischen Wahrnehmung von Kraftfahrzeugen durch andere Verkehrsteilnehmer sowie der Geräuschoptimierung im Inneren des Kraftfahrzeugs. Mehrere Funktionen werden somit in eine Einrichtung integriert, so dass die Kosten im Hinblick auf den Nutzen optimiert werden. Die Einrichtung zur Schallerzeugung kann zudem einfach aufgebaut sein, was die in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug beschriebenen Beispiele zeigen, so dass hierauf verwiesen wird.
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Zur Schallerzeugung wird bevorzugt mittels des Schwingungserregers auf ein Karosseriebauteil des Kraftfahrzeugs eingewirkt, mit dem der Schwingungserreger gekoppelt ist. Da ein Karosseriebauteil in der Regel aus einem dünnen Blech gefertigt wird, kann dieses besonders einfach in Schwingung versetzt werden. Die Karosserie trennt zudem den Innenraum des Kraftfahrzeugs vom Außenraum, so dass der Schall an der Schnittstelle zwischen Innen- und Außenraum erzeugt wird. Es bedarf demnach keiner weiteren Maßnahmen, um eine Schallausbreitung nach innen oder nach außen zu fördern. Das Verfahren kann demnach besonders kostengünstig durchgeführt werden. Über die konkrete Anordnung des Schwingungserregers am Karosseriebauteil kann der Anteil der Abstrahlung nach innen und der Anteil der Abstrahlung nach außen definiert werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt eine schematische Ansicht einer Motorhaube eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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In der Ansicht der Figur schaut der Betrachter von unten gegen die Motorhaube eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1. Die Motorhaube stellt ein schwingfähiges Bauteil 4 dar, da sie aus einem vergleichsweise dünnen Blech gefertigt ist und somit eine deutlich größere Flächenausdehnung als Dicke besitzt. Um eine ungewollte dauerhafte Verformung der Motorhaube zu verhindern, weist diese verschiedene aussteifende Elemente 5 auf, die durch mindestens eine Sicke 6, eine Kante 7 und Befestigungsmittel 8 bewirkt werden, mittels denen die Motorhaube aufgehängt ist. Im Bereich einer Sicke 6 der Motorhaube weist das Kraftfahrzeug 1 eine Einrichtung zur Schallerzeugung 2 auf, die einen Schwingungserreger 3 umfasst. Der Schwingungserreger 3 ist in der Weise mit der Motorhaube gekoppelt, dass diese durch den Schwingungserreger 3 in Schwingung versetzbar ist und Schall erzeugt, der sowohl nach außen, als auch nach innen gerichtet ist.
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Die bevorzugten Bereiche zur Anordnung der Einrichtung zur Schallerzeugung 2 bzw. des Schwingungserregers 3 sind in der Figur durch gestrichelte Linien umrandet dargestellt. Die Anordnung erfolgt demnach bevorzugt in der Nähe eines aussteifenden Elements 5. Das heißt, dass alternativ oder ergänzend zur dargestellten Anordnung in der Nähe der Sicke 6, die Anordnung auch in der Nähe der Kante 7 und/oder in der Nähe der Befestigungselemente 8 erfolgen kann.
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Der Abstand des Schwingungserregers 3 zur Sicke 6 beträgt vorliegend weniger als 5 cm, während vorzugsweise die Anordnung im der Befestigungselemente 8 in einem Radius von maximal 15 cm erfolgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010005138 A1 [0004]
- DE 19746523 A1 [0005]
