DE102018219644A1

DE102018219644A1 - Active reduction of noise emissions from a motor vehicle

Info

Publication number: DE102018219644A1
Application number: DE102018219644.3A
Authority: DE
Inventors: Lukas Niedermaier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2020-05-20

Abstract

Ein Kraftfahrzeug (105) umfasst einen Antriebsstrang (110) und ein mit dem Antriebsstrang (110) verbundenes Element (120). Ein System (100) zur Steuerung einer Schallentwicklung am Kraftfahrzeug (105) umfasst einen Vibrationssensor (130) zur Abtastung einer ersten Vibration (150), die vom Antriebsstrang (110) ausgeht; einen Vibrationsgenerator (135) zur Einleitung einer zweiten Vibration (155) in das Kraftfahrzeug (105); und eine Steuervorrichtung (140), die dazu eingerichtet ist, den Vibrationsgenerator (135) derart zu steuern, dass eine dritte Vibration (160), die durch Überlagerung der ersten (150) und der zweiten Vibration (155) an dem Element (120) entsteht, verringert ist.A motor vehicle (105) comprises a drive train (110) and an element (120) connected to the drive train (110). A system (100) for controlling sound development on the motor vehicle (105) comprises a vibration sensor (130) for sensing a first vibration (150) emanating from the drive train (110); a vibration generator (135) for introducing a second vibration (155) into the motor vehicle (105); and a control device (140), which is configured to control the vibration generator (135) in such a way that a third vibration (160), which is generated by superimposing the first (150) and the second vibration (155) on the element (120) arises, is reduced.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Reduktion von Schallemissionen an einem Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung die aktive Reduktion von Schallemissionen.The present invention relates to the reduction of noise emissions from a motor vehicle. In particular, the invention relates to the active reduction of sound emissions.

Ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personen- oder Lastkraftwagen, umfasst eine Karosserie und einen Antriebsstrang, der üblicherweise einen Antriebsmotor, ein Getriebe und ein Antriebsrad aufweist. Obwohl der Antriebsstrang üblicherweise mittels elastischen Dämpfern von der Karosserie entkoppelt sind, können im Betrieb Vibrationen in die Karosserie eingeleitet werden, die sich in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs fortpflanzen und dort ein Klangbild erzeugen, das als unangenehm empfunden werden kann.A motor vehicle, in particular a passenger or truck, comprises a body and a drive train, which usually has a drive motor, a transmission and a drive wheel. Although the drive train is usually decoupled from the body by means of elastic dampers, vibrations can be introduced into the body during operation, which propagate into an interior of the motor vehicle and produce a sound image there that can be perceived as unpleasant.

Um das Klangbild eines Kraftfahrzeugs zu verbessern kann zwischen dem Antriebsstrang und der Karosserie ein aktives Motorlager vorgesehen sein, dessen Dämpfungscharakteristik steuerbar ist. Ein anderer Ansatz sieht vor, ein im Inneren des Kraftfahrzeugs installiertes Audiosystem zur Bereitstellung zusätzlicher Geräusche zu verwenden, die sich mit einem Betriebsgeräusch des Kraftfahrzeugs mischen und so das Klangbild lokal beeinflussen.In order to improve the sound image of a motor vehicle, an active engine mount, the damping characteristic of which can be controlled, can be provided between the drive train and the body. Another approach provides for an audio system installed inside the motor vehicle to be used to provide additional noises which mix with an operating noise of the motor vehicle and thus locally influence the sound image.

Je leiser der Antriebsmotor im Betrieb ist, desto deutlicher können unerwünschte Vibrationen im Bereich des Kraftfahrzeugs wahrnehmbar sein. Dies gilt insbesondere für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug. Mit steigenden Anforderungen an das Klangbild eines Kraftfahrzeugs besteht ein Bedarf an einer verbesserten Technik zur Klangsteuerung. Die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche zeigen eine solche Technik auf. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.The quieter the drive motor is in operation, the more clearly undesirable vibrations can be perceived in the area of the motor vehicle. This applies in particular to an electrically drivable motor vehicle. With increasing demands on the sound image of a motor vehicle, there is a need for an improved technology for sound control. The subject matter of the independent claims shows such a technique. Sub-claims reflect preferred embodiments.

Ein Kraftfahrzeug umfasst einen Antriebsstrang und ein mit dem Antriebsstrang verbundenes Element. Ein System zur Steuerung einer Schallentwicklung am Kraftfahrzeug umfasst einen Vibrationssensor zur Abtastung einer ersten Vibration, die vom Antriebsstrang ausgeht; einen Vibrationsgenerator zur Einleitung einer zweiten Vibration in das Kraftfahrzeug; und eine Steuervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, den Vibrationsgenerator derart zu steuern, dass eine dritte Vibration, die durch Überlagerung der ersten und der zweiten Vibration an dem Element entsteht, verringert ist.A motor vehicle includes a drive train and an element connected to the drive train. A system for controlling sound development on the motor vehicle comprises a vibration sensor for sensing a first vibration emanating from the drive train; a vibration generator for introducing a second vibration into the motor vehicle; and a control device that is configured to control the vibration generator in such a way that a third vibration that is produced by superimposing the first and second vibrations on the element is reduced.

Das Element kann ein tragendes Teil des Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Strukturelement umfassen. Ein einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Element eine Karosserie oder einen Rahmen des Kraftfahrzeugs.The element can comprise a load-bearing part of the motor vehicle, in particular a structural element. In a particularly preferred embodiment, the element comprises a body or a frame of the motor vehicle.

Im Gegensatz zu einer bekannten steuerbaren Schwingungsdämpfung wird nicht versucht, die Übertragung einer Vibration zwischen dem Antriebsstrang und dem Element zu dämpfen; vielmehr wird die Vibration mittels destruktiver Interferenz an dem Element möglichst ausgelöscht. Dabei kann die zweite Vibration in dem Bereich in die Karosserie eingeleitet werden, in welchem auch die erste Vibration in das Element eingeleitet wird oder an einer anderen Stelle. Die zweite Vibration kann unmittelbar oder mittelbar in das Element eingeleitet werden. Beispielsweise kann die zweite Vibration in eine Getriebebrücke eingeleitet werden, die ihrerseits an dem Element befestigt ist. Dadurch kann eine wesentlich effizientere Reduktion der Vibration an dem Element bewirkt werden, was entscheidend für ein Klangbild im Inneren oder auch auf einer Außenseite des Kraftfahrzeugs sein kann. Außerdem können auch Vibrationen bearbeitet werden, deren Frequenz zu hoch für eine selektive Dämpfung ist. Das Klangbild kann durch Wahl der Frequenz der zweiten Vibration selektiv beeinflusst werden, sodass Betriebsgeräusche des Kraftfahrzeugs nicht nur verringert, sondern auch zu einem gewünschten Klang zusammengefügt werden können. Sowohl ein Luftschall als auch ein Körperschall im Bereich des Kraftfahrzeugs können beeinflusst werden.In contrast to a known controllable vibration damping, no attempt is made to dampen the transmission of a vibration between the drive train and the element; rather, the vibration is eliminated as possible by means of destructive interference on the element. The second vibration can be introduced into the body in the region in which the first vibration is also introduced into the element or at another location. The second vibration can be introduced directly or indirectly into the element. For example, the second vibration can be introduced into a gear bridge, which in turn is attached to the element. This allows a much more efficient reduction in the vibration of the element to be achieved, which can be decisive for a sound image inside or on the outside of the motor vehicle. In addition, vibrations can be processed whose frequency is too high for selective damping. The sound image can be selectively influenced by selecting the frequency of the second vibration, so that operating noises of the motor vehicle can not only be reduced, but can also be combined to form a desired sound. Both airborne noise and structure-borne noise in the area of the motor vehicle can be influenced.

Das Konzept kann an einem beliebigen Kraftfahrzeug angewandt werden, auch dann, wenn dessen Antriebsmotor nicht klassisch als Brennkraftmaschine sondern als Elektromotor oder in Form eines Hybridantriebs etwa als Kombination aus beiden realisiert ist. Der Antriebsstrang überträgt üblicherweise eine Drehbewegung, wobei es praktisch nicht vermeidbar ist, dass periodische Schwingungen auftreten, die sich in das Element fortpflanzen können. Umfasst der Antriebsstrang beispielsweise ein Getriebe mit ineinander kämmenden Zahnrädern, so können diese im Betrieb ein hochfrequentes, singendes oder sägendes Geräusch erzeugen. Dem kann die hierin vorgestellte Technik beispielsweise im Bereich einer Lagerung des Getriebes gegenüber dem Element effektiv entgegenwirken.The concept can be applied to any motor vehicle, even if its drive motor is not a classic internal combustion engine but an electric motor or in the form of a hybrid drive, for example as a combination of the two. The drive train usually transmits a rotational movement, it being practically unavoidable that periodic vibrations occur which can propagate into the element. If, for example, the drive train includes a gear with intermeshing gear wheels, these can generate a high-frequency, singing or sawing noise during operation. The technology presented here can effectively counteract this, for example, in the area of a mounting of the transmission relative to the element.

Es können unterschiedliche Vibrationsgeneratoren verwendet werden, die sich in ihrem Frequenzbereich, einer steuerbaren Amplitude, einem Wirkungsgrad, einem Leistungsgewicht, einer Standfestigkeit oder einem Kostenaufwand unterscheiden können. Der Vibrationsgenerator kann beispielsweise elektromagnetisch, elektromotorisch, magnetorestriktiv, elektrodynamisch oder als Piezogenerator ausgebildet sein.Different vibration generators can be used, which can differ in their frequency range, a controllable amplitude, an efficiency, a power-to-weight ratio, a stability or a cost. The vibration generator can be designed, for example, electromagnetically, electromotively, magnetorestrictively, electrodynamically or as a piezo generator.

Die Erfindung kann in unterschiedlichen Varianten realisiert werden, deren Merkmale untereinander übertragbar sind.The invention can be implemented in different variants, the features of which can be transferred to one another.

In einer ersten Ausführungsform sind der Vibrationsgenerator und der Vibrationssensor an dem Element angebracht, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, die abgetastete Vibration zu minimieren. In diesem Fall kann der Vibrationssensor eine Überlagerung der ersten und der zweiten Vibration bestimmen, also praktisch die dritte Vibration. Durch die Einleitung der zweiten Vibration kann im Bereich des Elements eine destruktive Interferenz erzielt werden, sodass sich die erste und die zweite Vibration gegenseitig auslöschen. Diese Ausführungsform kann an einem bestehenden Kraftfahrzeug mit überschaubarem Aufwand nachgerüstet werden, ein Ändern verbauter Elemente kann entfallen. In a first embodiment, the vibration generator and the vibration sensor are attached to the element, wherein the control device is set up to minimize the sensed vibration. In this case, the vibration sensor can determine a superposition of the first and second vibrations, that is to say practically the third vibration. By introducing the second vibration, destructive interference can be achieved in the area of the element, so that the first and the second vibration cancel each other out. This embodiment can be retrofitted to an existing motor vehicle with a manageable amount of effort; changing built-in elements can be omitted.

In einer zweiten Ausführungsform sind der Vibrationsgenerator zwischen dem Antriebsstrang und des Elements , und der Vibrationssensor auf einer dem Element zugewandten Seite des Vibrationsgenerators angebracht.In a second embodiment, the vibration generator is mounted between the drive train and the element, and the vibration sensor is mounted on a side of the vibration generator facing the element.

Dabei kann zwischen dem Antriebsstrang und dem Vibrationsgenerator ein elastisches Dämpfungselement angeordnet sein. Das Dämpfungselement kann etwa als Silentbuchse oder elastischer Lagerbock ausgeführt sein. Der Vibrationssensor kann vom Dämpfungselement aus dem Antriebsstrang oder dem Vibrationsgenerator zugewandt sein. Das Dämpfungselement kann passiv ausgeführt sein und ein elastisches Element und/oder einen Dämpfer umfassen. Alternativ kann das Dämpfungselement auch aktiv ausgeführt sein und beispielsweise einen steuerbaren hydraulischen oder pneumatischen Dämpfer umfassen. Der Vibrationsgenerator und das Dämpfungselement können auch integriert miteinander ausgeführt sein.An elastic damping element can be arranged between the drive train and the vibration generator. The damping element can be designed as a silent bushing or an elastic bearing block. The vibration sensor can face the drive train or the vibration generator from the damping element. The damping element can be designed to be passive and comprise an elastic element and / or a damper. Alternatively, the damping element can also be designed to be active and, for example, comprise a controllable hydraulic or pneumatic damper. The vibration generator and the damping element can also be designed to be integrated with one another.

In einer dritten Ausführungsform ist der Vibrationsgenerator zwischen dem Antriebsstrang und dem Element und der Vibrationssensor auf einer dem Element zugewandten Seite des Vibrationsgenerators angebracht, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, die abgetastete Vibration zu minimieren. Der Vibrationsgenerator ist bei dieser Ausführungsform von der Stützkraft zwischen dem Antriebsstrang und dem Element durchflossen, sodass eine besonders effektive Schwingungssteuerung möglich ist. Um die Schwingungsübertragung an dieser Stelle zu minimieren wird der Vibrationsgenerator genutzt, um Relativbewegungen (Schwingungen, Vibrationen) zwischen dem Antriebstrang und dem Element auszugleichen. Dabei kann ein Wegausgleich geschaffen werden, um die dem Element zugeführte Energie zu reduzieren. Effektiv kann die erste Vibration durch den Aktuator in Wärme umgewandelt werden.In a third embodiment, the vibration generator is mounted between the drive train and the element and the vibration sensor is arranged on a side of the vibration generator facing the element, the control device being set up to minimize the sensed vibration. In this embodiment, the vibration generator flows through the supporting force between the drive train and the element, so that a particularly effective vibration control is possible. In order to minimize the transmission of vibrations at this point, the vibration generator is used to compensate for relative movements (vibrations, vibrations) between the drive train and the element. A path compensation can be created to reduce the energy supplied to the element. The first vibration can be effectively converted into heat by the actuator.

Die Steuervorrichtung kann dazu eingerichtet sein, den Vibrationsgenerator dazu anzusteuern, die zweite Vibration in einem vorbestimmten Frequenzbereich bereitzustellen. Üblicherweise arbeitet der Vibrationsgenerator mit einer annähernd sinusförmigen Vibration, die schmalbandig nur eine Frequenz der ersten Vibration bekämpft. Durch Verzerren der Sinuswelle kann jedoch die Bandbreite des Sinussignals erweitert werden, sodass der Frequenzbereich größer wird. Die Mittenfrequenz und die Breite des Frequenzbereichs können voneinander unabhängig gewählt werden, um insbesondere solche Vibrationen zu bekämpfen, die aus der ersten Vibration isolierbar sind und eine nennenswerte Amplitude aufweisen.The control device can be configured to control the vibration generator to provide the second vibration in a predetermined frequency range. The vibration generator usually works with an approximately sinusoidal vibration, which only fights a frequency of the first vibration in a narrow band. By distorting the sine wave, however, the bandwidth of the sine signal can be expanded, so that the frequency range becomes larger. The center frequency and the width of the frequency range can be selected independently of one another, in particular to combat vibrations which can be isolated from the first vibration and which have a significant amplitude.

Die Steuervorrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, den Vibrationsgenerator dazu anzusteuern, die zweite Vibration in wenigstens einem weiteren vorbestimmten Frequenzbereich bereitzustellen. Insbesondere können mehrere überlagerte Frequenzen mittels des Vibrationsgenerators bereitgestellt werden, sodass unabhängig voneinander mehrere Frequenzen in der ersten Vibration ausgelöscht werden können. Die Zahl der am Vibrationsgenerator gleichzeitig ansteuerbaren Schwingungen ist üblicherweise hauptsächlich durch deren Frequenzen eine Verarbeitungskapazität der Steuervorrichtung beschränkt. In der Praxis konnte mit einem üblichen Mikrocontroller eine effektive Klangbildsteuerung auf bis zu vier unterschiedlichen Frequenzen im Bereich von ca. 15 Hz bis ca. 3,5 kHz realisiert werden.The control device can also be configured to control the vibration generator to provide the second vibration in at least one further predetermined frequency range. In particular, a plurality of superimposed frequencies can be provided by means of the vibration generator, so that a plurality of frequencies in the first vibration can be canceled independently of one another. The number of vibrations which can be controlled simultaneously on the vibration generator is usually limited mainly by their frequencies, a processing capacity of the control device. In practice, an effective sound image control on up to four different frequencies in the range from approx. 15 Hz to approx. 3.5 kHz could be realized with a conventional microcontroller.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine Schnittstelle zur Entgegennahme eines Signals vorgesehen, das auf eine Drehzahl einer Komponente des Antriebsstrangs hinweist, und die Verarbeitungseinrichtung ist dazu eingerichtet, den Frequenzbereich in Abhängigkeit des Signals zu bestimmen. Dabei können auch Vielfache der Drehzahl berücksichtigt werden, die auch Ordnungen genannt werden.In a further embodiment, an interface is provided for receiving a signal that indicates a speed of a component of the drive train, and the processing device is set up to determine the frequency range as a function of the signal. Here, multiples of the speed can also be taken into account, which are also called orders.

Der Vibrationssensor kann insbesondere einen Beschleunigungssensor umfassen. Beispielsweise kann ein mikromechanischer Beschleunigungssensor verwendet werden, der in einer oder mehreren Richtungen gleichzeitig Beschleunigungen bestimmen kann. Bei einem dreidimensionalen Beschleunigungssensor kann die Beschleunigung in einer vorbestimmten Richtung rechnerisch bestimmt werden. Diese Richtung entspricht üblicherweise der Hauptschwingungsrichtung einer zu bestimmenden Vibration.The vibration sensor can in particular comprise an acceleration sensor. For example, a micromechanical acceleration sensor can be used, which can determine accelerations in one or more directions simultaneously. With a three-dimensional acceleration sensor, the acceleration in a predetermined direction can be determined by calculation. This direction usually corresponds to the main vibration direction of a vibration to be determined.

Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den Vibrationsgenerator anzusteuern, um eine Frequenz und/oder eine Phase der zweiten Vibration zu beeinflussen. Eine effiziente Auslöschung einer Frequenz der ersten Vibration gelingt am besten bei der gleichen Frequenz mit der gleichen effektiven Amplitude und entgegengesetzter Phase in der zweiten Vibration. Durch Verschieben der Phase in der Zeit und/oder Verändern der Frequenz der zweiten Vibration (bzw. einer ihrer Frequenzen) kann eine maximale Auslöschung geregelt werden.The control device can be set up to control the vibration generator in order to influence a frequency and / or a phase of the second vibration. Efficient cancellation of a frequency of the first vibration is best accomplished at the same frequency with the same effective amplitude and opposite phase in the second vibration. By moving the phase in maximum extinction can be regulated in terms of the time and / or changing the frequency of the second vibration (or one of its frequencies).

Ein Verfahren zum Steuern einer Schallentwicklung an einem hierin beschriebenen Kraftfahrzeug umfasst Schritte des Abtastens einer ersten Vibration, die vom Antriebsstrang ausgeht; und des Einleitens einer zweiten Vibration in das Kraftfahrzeug derart, dass eine dritte Vibration, die durch Überlagerung der ersten und der zweiten Vibration an dem Element entsteht, verringert ist. Das Verfahren kann insbesondere mittels eines hierin beschriebenen Systems durchgeführt werden. Dabei kann die Steuervorrichtung des Systems einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen, der dazu eingerichtet ist, das Verfahren ganz oder in Teilen auszuführen. Das Verfahren kann dabei als Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zum Ablaufen auf der Steuervorrichtung ausgeführt sein. Als Computerprogrammprodukt kann das Verfahren auch auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein. Vorteile oder Merkmale des Verfahrens können auf das System oder die Steuervorrichtung übertragen werden oder umgekehrt.A method of controlling sound generation on a motor vehicle described herein includes steps of sensing a first vibration from the powertrain; and introducing a second vibration into the motor vehicle in such a way that a third vibration which is produced by superimposing the first and the second vibration on the element is reduced. The method can in particular be carried out by means of a system described here. The control device of the system can include a programmable microcomputer or microcontroller which is set up to carry out the method in whole or in part. The method can be implemented as a computer program product with program code means for running on the control device. As a computer program product, the method can also be stored on a computer-readable data carrier. Advantages or features of the method can be transferred to the system or the control device or vice versa.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

1 ein System an Bord eines Kraftfahrzeugs in einer ersten Ausführungsform;
2 ein System an Bord eines Kraftfahrzeugs in einer zweiten Ausführungsform;
3 ein System an Bord eines Kraftfahrzeugs in einer dritten Ausführungsform;
4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Systems; und
5 beispielhafte Diagramme von Vibrationen an Bord eines Kraftfahrzeugs

darstellt.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying figures, in which:

1 a system on board a motor vehicle in a first embodiment;
2nd a system on board a motor vehicle in a second embodiment;
3rd a system on board a motor vehicle in a third embodiment;
4th a flowchart of a method for controlling a system; and
5 exemplary diagrams of vibrations on board a motor vehicle

represents.

1 zeigt ein System 100 an Bord eines Kraftfahrzeugs 105 in einer ersten Ausführungsform. An Bord des Kraftfahrzeugs 105 ist ein Antriebsstrang 110 angebracht, der wenigstens eine Komponente 115 zur Übertragung von Drehmoment umfasst. Vorliegend ist die Komponente 115 als Untersetzungsgetriebe dargestellt, in einer anderen Ausführungsform können aber auch beispielsweise ein Antriebsmotor, eine Welle, ein Zwischen- oder Verteilgetriebe oder ein Lager betroffen sein. Die Komponente 115 ist gegenüber einem Element 120 abgestützt, wozu ein elastisches Dämpfungselement 125 vorgesehen sein kann. Das Element 120 umfasst vorliegend beispielhaft eine Karosserie 120 des Kraftfahrzeugs, kann in anderen Ausführungsformen jedoch auch ein anderes mit dem Antriebsstrang 110 verbundenes Element umfassen. 1 shows a system 100 on board a motor vehicle 105 in a first embodiment. On board the motor vehicle 105 is a powertrain 110 attached the at least one component 115 for transmission of torque includes. The component is present 115 shown as a reduction gear, but in another embodiment, for example, a drive motor, a shaft, an intermediate or distribution gear or a bearing can also be affected. The component 115 is opposite to an element 120 supported, including an elastic damping element 125 can be provided. The element 120 in the present case includes a body as an example 120 of the motor vehicle, however, in other embodiments, another can be used with the drive train 110 include connected element.

Das System 100 umfasst einen Vibrationssensor 130, einen Vibrationsgenerator 135 und eine Steuervorrichtung 140. Die Steuervorrichtung 140 ist mit dem Vibrationssensor 130, dem Vibrationsgenerator 135 und optional mit einer Schnittstelle 145 verbunden, über die ein Signal abgetastet werden kann, das auf eine Drehzahl der Komponente 115 oder eines ihrer Teile hinweist. Das Signal kann insbesondere eine Drehzahl eines Antriebsmotors beschreiben, der mit einer Eingangsseite der Komponente 115 verbunden ist. Der Vibrationssensor 130 ist bevorzugt als Beschleunigungssensor ausgeführt und kann Vibrationen in einer vorbestimmten Wirkrichtung oder in mehreren Raumrichtungen bestimmen. Liegt die Wirkrichtung nicht parallel zur Wirkrichtung einer zu bestimmenden Vibration, kann aufgrund eines zwischen den Richtungen eingeschlossenen Winkels eine wirksame Komponente der Vibration bestimmt werden.The system 100 includes a vibration sensor 130 , a vibration generator 135 and a control device 140 . The control device 140 is with the vibration sensor 130 , the vibration generator 135 and optionally with an interface 145 connected, via which a signal can be sampled, which is based on a speed of the component 115 or one of its parts. The signal can in particular describe a rotational speed of a drive motor that is connected to an input side of the component 115 connected is. The vibration sensor 130 is preferably designed as an acceleration sensor and can determine vibrations in a predetermined effective direction or in several spatial directions. If the direction of action is not parallel to the direction of action of a vibration to be determined, an effective component of the vibration can be determined on the basis of an angle included between the directions.

Im Betrieb des Antriebsstrangs 105 kann im Bereich der Komponente 115 eine erste Vibration 150 entstehen, deren Frequenz von der Drehzahl abhängig sein kann. Die erste Vibration 150 kann über die Abstützung des Antriebsstrangs 105 auf die Karosserie 120 übertragen werden. Es wird vorgeschlagen, mittels des Systems 100 insbesondere im Bereich der Abstützung eine zweite Vibration 155 bereitzustellen, die so gesteuert wird, dass eine dritte Vibration 160, die sich durch Überlagerung der ersten Vibration 150 und der zweiten Vibration 155 ergibt, verringert und bevorzugt möglichst minimiert ist. Dazu steuert die Steuervorrichtung 140 in Abhängigkeit von Signalen des Vibrationssensors 130 sowie gegebenenfalls des Drehzahlsignals den Vibrationsgenerator 135 an.In the operation of the drive train 105 can in the area of the component 115 a first vibration 150 arise, the frequency of which may depend on the speed. The first vibration 150 can about the support of the drive train 105 on the body 120 be transmitted. It is suggested by means of the system 100 a second vibration, in particular in the area of the support 155 provide that is controlled so that a third vibration 160 , which is caused by superposition of the first vibration 150 and the second vibration 155 results, reduced and preferably minimized as possible. For this purpose, the control device controls 140 depending on signals from the vibration sensor 130 and, if necessary, the speed signal, the vibration generator 135 at.

In der Illustration von 1 sind die Vibrationen 150-160 schematisch dargestellt und jeweils auf eine Sinusschwingung von nur einer Frequenz beschränkt. Die Auslöschung der Vibrationen 150, 155 gelingt am besten, indem ihre Frequenzen und Amplituden an der Karosserie 120 möglichst genau übereinstimmen, und ihre Phasen um 180° gegeneinander phasenverschoben sind. Eine verbleibende Komponente der dritten Vibration 160 kann von einer weiteren Schwingung mit anderer Frequenz in der ersten Vibration 150 oder einem Mess- oder Verarbeitungsrauschen herrühren. Es ist auch möglich, die zweite Vibration 155 aus mehreren Schwingungen zusammenzusetzen, um mehrere korrespondierende Schwingungen in der ersten Vibration 150 zu kompensieren. Je mehr Schwingungen bekämpft werden, desto effektiver kann die dritte Vibration 160 reduziert werden. Die Verarbeitung einer Schwingung einer vorbestimmten Frequenz wird auch Kanal genannt. Bei der Auslegung eines Kanals sind eine maximale ansteuerbare Frequenz des Vibrationsgenerators 135 und eine maximale Verarbeitungsfähigkeit der Steuervorrichtung 140 zu beachten.In the illustration of 1 are the vibrations 150-160 shown schematically and each limited to a sine wave of only one frequency. The extinction of the vibrations 150 , 155 works best by placing their frequencies and amplitudes on the body 120 match as closely as possible, and their phases are 180 ° out of phase with each other. A remaining component of the third vibration 160 can from another vibration with different frequency in the first vibration 150 or a measurement or processing noise. It is also possible to use the second vibration 155 to be composed of several vibrations in order to have several corresponding vibrations in the first vibration 150 to compensate. The more vibrations are combated, the more effective the third vibration can be 160 be reduced. The processing of an oscillation of a predetermined frequency is also called a channel. When designing a channel, a maximum controllable frequency of the vibration generator 135 and maximum processing capability of the control device 140 to be observed.

In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die Komponente 115 mittels des Dämpfungselements 125 gegenüber der Karosserie 120 abgestützt. Der Vibrationsgenerator 135 ist bevorzugt in einem Bereich an der Karosserie 120 angebracht, in welchem die Abstützung erfolgt. Eine Wirkrichtung des Vibrationsgenerators 135 verläuft bevorzugt möglichst parallel (bzw. antiparallel) zu einer Wirkrichtung der ersten Vibration 150. Der Vibrationssensor 130 ist an der Karosserie 120 angebracht, und zwar bevorzugt in einem Bereich, in welchem der Vibrationsgenerator 135 und/oder die Abstützung an der Karosserie 120 angreifen. Dabei ist die Steuervorrichtung 140 bevorzugt dazu eingerichtet, den Vibrationsgenerator 135 in Abhängigkeit der mittels des Vibrationssensors 130 bestimmten dritten Vibration 160 anzusteuern, die zweite Vibration 155 derart bereitzustellen, dass sie der ersten Vibration 150 möglichst entgegenwirkt und die dritte Vibration 160 minimiert ist. In the in 1 The embodiment shown is the component 115 by means of the damping element 125 towards the body 120 supported. The vibration generator 135 is preferred in an area on the body 120 attached, in which the support takes place. A direction of action of the vibration generator 135 preferably runs parallel (or antiparallel) to an effective direction of the first vibration 150 . The vibration sensor 130 is on the body 120 attached, preferably in an area in which the vibration generator 135 and / or the support on the body 120 attack. Here is the control device 140 preferably set up the vibration generator 135 as a function of the vibration sensor 130 certain third vibration 160 to control the second vibration 155 to provide such that the first vibration 150 counteracts as possible and the third vibration 160 is minimized.

2 zeigt ein System an Bord eines Kraftfahrzeugs 105 in einer zweiten Ausführungsform. Hier sind der Vibrationsgenerator 135 und der Sensor 130 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Die Wirkrichtung des Vibrationsgenerators 135 kann mit der Messrichtung des Sensors 130 verbessert übereinstimmen, sodass eine verbesserte Steuerung erfolgen und die dritte Vibration effektiver minimiert werden kann. 2nd shows a system on board a motor vehicle 105 in a second embodiment. Here are the vibration generator 135 and the sensor 130 arranged in a common housing. The direction of action of the vibration generator 135 can match the measurement direction of the sensor 130 improved match, so that there is improved control and the third vibration can be minimized more effectively.

3 zeigt ein System 100 an Bord eines Kraftfahrzeugs 105 in einer dritten Ausführungsform. Hier ist der Vibrationsgenerator 135 von der Stützkraft zwischen der Komponente 115 und der Karosserie 120 durchflossen. Ein Teil der Stützkraft kann funktional auch parallel zum Vibrationsgenerator 135 übertragen werden, beispielsweise durch ein Dämpfungselement 125. Ein Dämpfungselement 125 kann auch im Kraftfluss zwischen dem Antriebsstrang 115 und der Karosserie 120 in Serie mit dem Vibrationsgenerator 135 liegen. Der Vibrationssensor 130 ist bevorzugt auf einer der Karosserie 120 zugewandten Seite des Vibrationsgenerators 135 angebracht, sodass er hauptsächlich die erste Vibration 150 bestimmt. 3rd shows a system 100 on board a motor vehicle 105 in a third embodiment. Here is the vibration generator 135 of the support force between the component 115 and the body 120 flowed through. Some of the supporting force can also function parallel to the vibration generator 135 are transmitted, for example by a damping element 125 . A damping element 125 can also be in the power flow between the powertrain 115 and the body 120 in series with the vibration generator 135 lie. The vibration sensor 130 is preferred on one of the body 120 facing side of the vibration generator 135 attached so that it is mainly the first vibration 150 certainly.

Hier ist der Vibrationsgenerator 135 in die Karosserie 120 integriert. Optional kann das Dämpfungselement 125 entfallen oder mit in den Vibrationsgenerator 135 integriert sein. Der Vibrationssensor 130 ist wie in der Ausführungsform von 1 an der Karosserie 120 angebracht, sodass es in erster Linie die dritte Vibration 160 abtastet. Die Steuervorrichtung 140 kann vom Vibrationsgenerator 135 abgesetzt und räumlich getrennt sein, um einerseits Bauraum im Bereich des Vibrationsgenerators 135 einzusparen oder andererseits die Steuervorrichtung 140 unter verringerten Vibrationen verbessert langlebig betreiben zu können.Here is the vibration generator 135 in the body 120 integrated. Optionally, the damping element 125 omitted or in the vibration generator 135 be integrated. The vibration sensor 130 is as in the embodiment of FIG 1 on the body 120 attached so that it is primarily the third vibration 160 scans. The control device 140 can from the vibration generator 135 be separated and spatially separated, on the one hand, space in the area of the vibration generator 135 save or on the other hand the control device 140 to be able to operate with improved durability under reduced vibrations.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Steuern eines Systems 100 wie denen der 1 bis 3. Das Verfahren 400 kann insbesondere mittels der Steuervorrichtung 140 durchgeführt werden. In einem ersten Schritt 405 wird mittels des Vibrationssensors 130 eine Vibration bestimmt. Die bestimmte Vibration kann in unterschiedlichen Ausführungsformen, wie oben genauer beschrieben ist, im Wesentlichen der ersten Vibration 150 oder der dritten Vibration 160 entsprechen. Optional kann in einem bevorzugt parallel oder nebenläufig dazu ausgeführten Schritt 410 ein auf eine Drehzahl im Antriebsstrang 110 hinweisendes Signal abgetastet werden. 4th shows a flow chart of a method 400 to control a system 100 like those of 1 to 3rd . The procedure 400 can in particular by means of the control device 140 be performed. In a first step 405 is by means of the vibration sensor 130 a vibration determines. The determined vibration can, in different embodiments, as described in more detail above, essentially the first vibration 150 or the third vibration 160 correspond. Optionally, this can be carried out in a step which is preferably carried out in parallel or in parallel 410 on to a speed in the drive train 110 indicative signal can be sampled.

In einem Schritt 415 kann auf der Basis des Signals eine Frequenz bestimmt werden oder eine vorbestimmte Frequenz verwendet werden. Auf der Basis der bestimmten Vibration werden ferner eine Amplitude und/oder eine Phase der Frequenz bestimmt. Die Bestimmung erfolgt derart, dass letztlich die dritte Vibration 160, die als Überlagerung der Vibrationen 150 und 155 entsteht, verringert ist. Bevorzugt besteht das Regelungsziel in einer Minimierung der dritten Vibration 160. Dieser Schritt kann parallel mehrfach durchgeführt werden, wobei die bestimmten Frequenzen einander überlagert werden können, um die zweite Vibration 155 anzusteuern.In one step 415 a frequency may be determined based on the signal or a predetermined frequency may be used. An amplitude and / or a phase of the frequency are also determined on the basis of the determined vibration. The determination is made in such a way that ultimately the third vibration 160 that act as an overlay of vibrations 150 and 155 arises, is reduced. The control goal is preferably to minimize the third vibration 160 . This step can be carried out several times in parallel, the specific frequencies being superimposed on one another in order to generate the second vibration 155 head for.

In einem Schritt 420 wird der Vibrationsgenerator 135 angesteuert, die bestimmte Schwingung oder die einander überlagerten Schwingungen in Frequenz, Amplitude und Phase als zweite Vibration 155 in der Karosserie 120 einzuleiten. Die eingeleitete Vibration 155 beeinflusst die mittels des Vibrationssensors 130 abtastbare Vibration, sodass ein Regelkreis entsteht.In one step 420 becomes the vibration generator 135 controlled, the specific vibration or the superimposed vibrations in frequency, amplitude and phase as a second vibration 155 in the body 120 initiate. The vibration initiated 155 influences the by means of the vibration sensor 130 palpable vibration, so that a control loop is created.

5 zeigt beispielhafte Diagramme von Vibrationen an Bord eines Kraftfahrzeugs. In einem ersten Diagramm 505 ist ein Körperschall und in einem zweiten Diagramm 510 ein Luftschall dargestellt. In horizontaler Richtung ist eine Zeit und in vertikaler Richtung jeweils eine Signalstärke dargestellt. In einer ersten Phase 515 ist das System 100 abgeschaltet, in einer zweiten Phase 520 eingeschaltet und in einer dritten Phase 525 wieder abgeschaltet. Es ist zu erkennen, dass durch das System 100 der Körperschall um ca. 20 dB und der Luftschall um ca. 8 dB verringert werden kann. Dabei betrug eine Drehzahl im Antriebsstrang 110 2400 min^-1. 5 shows exemplary diagrams of vibrations on board a motor vehicle. In a first diagram 505 is a structure-borne noise and in a second diagram 510 an airborne sound is shown. A time is shown in the horizontal direction and a signal strength is shown in the vertical direction. In a first phase 515 is the system 100 switched off in a second phase 520 turned on and in a third phase 525 switched off again. It can be seen that through the system 100 the structure-borne noise can be reduced by approx. 20 dB and the airborne sound by approx. 8 dB. A speed in the drive train was 110 2400 min ^-1 .

Durch die beschriebene Erfindung können nicht nur Vibrationen in einem vorbestimmten Frequenzbereich verringert werden, sondern eine aktive Klangbeeinflussung erfolgen, um ein Klangbild am Kraftfahrzeug nach Wunsch zu verändern. Mittels nur eines Systems 100 können dabei Vibrationen unterschiedlicher Frequenzen behandelt werden. Mehrere Systeme 100 können an einem Kraftfahrzeug 105 verwendet werden, wobei jedes System 100 auf einen spezifischen Anwendungsfall ausgelegt oder optimiert sein kann.The described invention not only reduces vibrations in a predetermined frequency range, but also actively influences the sound in order to change a sound image on the motor vehicle as desired. Using only one system 100 vibrations of different frequencies can be treated. Multiple systems 100 can on a motor vehicle 105 be used, each system 100 can be designed or optimized for a specific application.

BezugszeichenlisteReference symbol list

100100: Systemsystem
105105: KraftfahrzeugMotor vehicle
110110: AntriebsstrangPowertrain
115115: Komponentecomponent
120120: Karosseriebody
125125: DämpfungselementDamping element
130130: VibrationssensorVibration sensor
135135: VibrationsgeneratorVibration generator
140140: SteuervorrichtungControl device
145145: Schnittstelleinterface
150150: erste Vibrationfirst vibration
155155: zweite Vibrationsecond vibration
160160: dritte Vibration third vibration
400400: Verfahrenmethod
405405: Abtasten VibrationScanning vibration
410410: Abtasten DrehzahlSampling speed
415415: Bestimmen Frequenz, Amplitude und Phase zweite VibrationDetermine frequency, amplitude and phase of second vibration
420420: Steuern zweite Vibration Control second vibration
505505: erstes Diagrammfirst diagram
510510: zweites Diagrammsecond diagram
515515: erste Phasefirst phase
520520: zweite Phasesecond phase
525525: dritte Phasethird phase

Claims

System (100) for controlling sound development on a motor vehicle (105), which comprises a drive train (110) and an element (120) connected to the drive train (110); the system (100) comprising: - a vibration sensor (130) for sensing a first vibration (150) originating from the drive train (110); - a vibration generator (135) for introducing a second vibration (155) into the motor vehicle (105); and - A control device (140), which is set up to control the vibration generator (135) in such a way that a third vibration (160), which is caused by superimposition of the first (150) and the second vibration (160) on the body (120) arises, is reduced.

System (100) according to Claim 1 wherein the vibration generator (135) and the vibration sensor (130) are attached to the element (120) and the control device (140) is configured to minimize the sensed vibration.

System (100) according to Claim 1 , wherein the vibration generator (135) is mounted between the drive train (110) and the element (120), and the vibration sensor (130) is mounted on a side of the vibration generator (135) facing the element (120).

System (100) according to Claim 3 , an elastic damping element being arranged between the drive train (110) and the vibration generator (135).

System (100) according to Claim 1 , wherein the vibration generator (135) is mounted between the drive train (110) and the element (120), the vibration sensor (130) is mounted on a side of the vibration generator (135) facing the element (120) and the control device (140) is set up to minimize the sensed vibration.

The system (100) according to one of the preceding claims, wherein the control device (140) is configured to control the vibration generator (135) to provide the second vibration (155) in a predetermined frequency range.

System (100) according to one of the preceding claims, wherein the control device (140) is configured to control the vibration generator (135) to provide the second vibration (155) in at least one further predetermined frequency range.

System (100) according to Claim 6 or 7 , further comprising an interface for receiving a signal which indicates a rotational speed of a component of the drive train (110), the processing device being set up to determine the frequency range as a function of the signal.

The system (100) according to any one of the preceding claims, wherein the vibration sensor (130) comprises an acceleration sensor.

System (100) according to one of the preceding claims, wherein the control device is set up to control the vibration generator (135) in order to influence a frequency and / or a phase of the second vibration (155).

Method for controlling a sound development on a motor vehicle (105), the one Drive train (110) and one element (120) connected to the drive train (115); the method comprising the steps of: - sensing a first vibration (150) originating from the drive train (110); and - introducing a second vibration (155) into the motor vehicle (105) in such a way that a third vibration (160), which is produced by superimposing the first and the second vibration (155) on the element (120), is reduced.