DE102020111736B3

DE102020111736B3 - Kraftfahrzeug mit einer Schallerzeugungsvorrichtung zur gerichteten Erzeugung von Schall und Verfahren zur Erzeugung einer Intermodulationsschallwelle

Info

Publication number: DE102020111736B3
Application number: DE102020111736.1A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Gronau
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2021-09-30
Anticipated expiration: 2040-05-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Intermodulationsschallwelle sowie ein Kraftfahrzeug (10) mit einer Schallerzeugungsvorrichtung (12) zur gerichteten Erzeugung von Schall, wobei die Schallerzeugungsvorrichtung (12) zumindest einen ersten Ultraschallwandler (14) umfasst, der eine erste gerichtete Ultraschallwelle (18) mit zumindest einer ersten Ultraschallfrequenz aussendet; und zumindest einen zweiten Ultraschallwandler (16) umfasst, der eine zweite gerichtete Ultraschallwelle (20) mit zumindest einer zweiten Ultraschallfrequenz aussendet, wobei sich die erste Ultraschallfrequenz und die zweite Ultraschallfrequenz durch eine Differenzfrequenz unterscheiden und wobei der erste und der zweite Ultraschallwandler (14, 16) dazu ausgebildet sind, die erste und die zweite gerichtete Ultraschallwelle (18, 20) in einem Überlagerungsbereich (22) zu überlagern und somit durch Intermodulation zumindest eine Intermodulationsschallwelle mit der Differenzfrequenz zu erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Schallerzeugungsvorrichtung zur gerichteten Erzeugung von Schall sowie ein Verfahren zur Erzeugung einer Intermodulationsschallwelle.
Im Gegensatz zu optischen Signalen werden akustische Signale aktuell nicht zentriert oder explizit für einen Benutzer in oder um ein Kraftfahrzeug herum ausgesendet. Ansagen eines Navigationssystems, ein Geräusch eines Blinkers oder weitere Audiosignale, beispielsweise eines Unterhaltungssystems, sind immer für alle Mitfahrer eines Kraftfahrzeugs hörbar. Die meisten Audioinhalte und Signale sind aber nur für einen Fahrer gedacht. Diese können allerdings weitere Audiosignale der Mitfahrer unterbrechen oder übertönen.
Des Weiteren ist aktuell vorgesehen, dass jedes elektrisch angetriebene Kraftfahrzeug bis zu einer Geschwindigkeit von 30 km/h dauerhaft ein nach außen gerichtetes Audiosignal aussendet, um ein Herannahen zu signalisieren. Dies kann jedoch zu einer Lärmbelastung führen und einen akustischen Vorteil von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen wieder zunichtemachen.
Aus der DE 10 2009 060 177 A1 ist ein Fahrzeug mit einer Schallerzeugungsvorrichtung zur gerichteten Erzeugung von Schall bekannt, mittels welcher der Schall auf Objekte in einer Fahrzeugumgebung richtbar ist.
Aus der US 2014/0003620 A1 sind Verfahren und Vorrichtungen für Fahrzeuge bekannt, wobei eine gerichtete Ausgabe von einem Ton verwendet wird.
Aus der DE 10 2014 217 344 A1 ist ein Lautsprechersystem für ein Fahrzeug bekannt, das ein Lautsprecher-Array umfasst, welches eine Mehrzahl elektroakustischer Schallwandler aufweist, die individuell ansteuerbar sind, so dass über die Mehrzahl der elektroakustischen Schallwandler ein nutzerspezifisches Audiosignal für verschiedene Nutzer an unterschiedlichen Hörpositionen in einem Fahrzeuginnenraum eines Fahrzeugs wiedergebbar ist.
Aus der DE 10 2017 204 534 A1 ist ein Fahrzeug mit einer Schallvorrichtung bekannt, das eine Mehrzahl von Lautsprechern aufweist, über die gerichtet ein Schallsignal in einem begrenzten Winkelbereich in die Fahrzeugumgebung ausgebbar ist.
Aus der DE 10 2013 021 271 A1 ist ein Fahrzeug mit zumindest einer akustischen Warnvorrichtung und einer Umgebungssensorik bekannt, mittels welcher Objekte in der Umgebung des Fahrzeuges erfassbar sind. Die akustische Warnvorrichtung umfasst zumindest zwei Ultraschallsignale aussendende Sendeeinheiten, die bei einem in der Umgebung des Fahrzeuges erfassten Objekt Ultraschallsignale mit unterschiedlicher Frequenz aussenden, wobei die Sendeeinheiten derart zueinander angeordnet und positionierbar sind, dass sich die Ultraschallsignale in einem vorgebbaren Abstand vor dem Fahrzeug überlagern und durch Mischung der Ultraschallsignale ein Signal im für einen Menschen hörbaren Frequenzbereich erzeugbar ist.
Aus der US 6 778 672 B2 sind eine Anordnung und ein Verfahren zur Steuerung eines Audioempfangs durch Insassen eines Fahrzeugs bekannt, bei dem die Position von Insassen bestimmt wird und ein Unterhaltungssystem so gesteuert wird, dass es auf der Grundlage der bestimmten Positionen der Insassen einen spezifischen Sound für die Insassen bereitstellt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Audiosignal eines Kraftfahrzeugs nur für bestimmte Bereiche bereitzustellen, um somit eine Lärmbelastung zu reduzieren.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren offenbart.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass Ultraschallwellen in einem definierten und diskreten Raumbereich gerichtet abgestrahlt werden können, wobei in einem Überlagerungsbereich oder Überschneidungsbereich von zwei Ultraschallwellen die nicht-lineare Eigenschaft von Luft dazu genutzt werden kann, eine Intermodulation beziehungsweise Demodulation der verwendeten Ultraschallfrequenzen derart zu erreichen, dass eine Differenz zwischen den Ultraschallfrequenzen in dem Überlagerungsbereich in einem hörbaren Frequenzspektrum liegt.
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Schallerzeugungsvorrichtung zur gerichteten Erzeugung von Schall, wobei die Schallerzeugungsvorrichtung zumindest einen ersten Ultraschallwandler umfasst, der dazu ausgebildet ist, eine erste gerichtete Ultraschallwelle mit zumindest einer ersten Ultraschallfrequenz auszusenden und wobei die Schallerzeugungsvorrichtung zumindest einen zweiten Ultraschallwandler umfasst, der dazu ausgebildet ist, eine zweite gerichtete Ultraschallwelle mit zumindest einer zweiten Ultraschallfrequenz auszusenden, wobei sich die erste Ultraschallfrequenz und die zweite Ultraschallfrequenz durch eine Differenzfrequenz unterscheiden. Der erste und der zweite Ultraschallwandler sind ferner dazu ausgebildet, die erste und die zweite gerichtete Ultraschallwelle in einem Überlagerungsbereich zu überlagern und somit durch Intermodulation zumindest eine Intermodulationsschallwelle mit der Differenzfrequenz zu erzeugen.
Mit anderen Worten sind zumindest zwei Ultraschallwandler vorgesehen, die jeweils eine Ultraschallwelle aussenden, wobei sich die Frequenzen der Ultraschallwellen durch eine Differenzfrequenz unterscheiden. Die beiden Ultraschallwandler können so angeordnet und ausgerichtet sein, dass sich die gerichteten Schallwellen in einem Überlagerungsbereich treffen, wobei der Überlagerungsbereich durch eine räumliche Ausdehnung des Überschneidungsbereichs der jeweiligen gerichteten Ultraschallwelle definiert sein kann. Vorzugsweise umfasst der Überlagerungsbereich Luft, wobei Luft als nichtlineares Medium bekannt ist.
Da Luft als nichtlineares Medium wirkt, kann in dem Überlagerungsbereich eine Intermodulation stattfinden, das heißt, dass Frequenzen höherer Ordnung innerhalb des Mediums mit nichtlinearer Übertragungsfunktion aus den eingestrahlten Frequenzen gebildet werden können. Insbesondere kann bei einem Eingang der ersten Ultraschallfrequenz und der zweiten Ultraschallfrequenz als Ausgang aus dem Überlagerungsbereich die ursprüngliche erste und zweite Ultraschallfrequenz austreten und beispielsweise als zweite Ordnung der Intermodulation die Summe und/oder die Differenz der ersten und zweiten Ultraschallfrequenz. Vorzugsweise kann dabei ein Schalldruck der ersten und der zweiten Ultraschallwelle 120 dB oder mehr aufweisen.
Die erste und zweite Ultraschallfrequenz liegen vorzugsweise in einem Frequenzspektrum, das von einem Menschen nicht gehört werden kann. Somit liegt auch die Summe der Ultraschallfrequenzen in einem nicht hörbaren Frequenzspektrum. Jedoch kann die Differenzfrequenz zwischen den beiden Ultraschallfrequenzen so gewählt sein, dass diese in einem hörbaren Frequenzspektrum liegt. Somit kann durch Intermodulation eine Differenz zwischen der ersten und zweiten Ultraschallfrequenz erzeugt werden, die im Überlagerungsbereich in einem hörbaren Frequenzspektrum liegt.
Vorzugsweise wird nicht nur eine einzelne Differenzfrequenz erzeugt, sondern es können durch geeignete Anpassung der ersten und zweiten Ultraschallfrequenz mehrere Differenzfrequenzen erzeugt werden, so dass ein Audiosignal entsteht, das beispielsweise ein Ton, eine Navigationsansage, ein Blinkergeräusch, ein Hinweis zu einem Tankfüllstand oder Reifendruck, sowie Verkehrsdurchsagen umfassen kann.
Ein Ultraschallwandler kann ein dynamischer und elektrostatischer Lautsprecher sein, insbesondere ein Piezo-Lautsprecher, wobei beispielsweise membrangekoppelte Platten oder piezoelektrische Kunststoffe zu Schwingungen angeregt werden, und so eine Ultraschallwelle erzeugen. Das heißt, dass ein Ultraschallwandler, der auch als Transducer bezeichnet werden kann, vorzugsweise auf einem piezoelektrischen Effekt beruhen kann, durch den Membranen oder Keramiken zur Schwingung gebracht werden können. Somit kann der Ultraschallwandler eine gerichtete Ultraschallwelle erzeugen.
Mit einer gerichteten Ultraschallwelle ist gemeint, dass ein schmaler, nahezu gerader Strahl, das heißt mit nahezu keinem Signal an den Seitenkeulen des Strahls, erzeugt werden kann. Diese gerichtete Ultraschallwelle ist hoch direktional, das heißt nur in einen diskreten Volumenbereich abgestrahlt. Dies kann für Ultraschallwellen erreicht werden, da bei einer hohen Frequenz, wie sie Ultraschallwellen aufweisen, die Wellenlänge im Gegensatz zur Abstrahlfläche klein ist und daher nur geringe Beugungseffekte auftreten.
Der zumindest erste Ultraschallwandler und der zumindest zweite Ultraschallwandler können viele kleinere Transducer zur Erzeugung der Ultraschallwelle umfassen, wobei die Transducer des ersten und des zweiten Ultraschallwandlers nebeneinander beziehungsweise übereinander in ein sogenanntes „Parametric Array“ zusammengeschlossen werden können, um komplexe Wellenformen zu bilden. Somit kann der Überlagerungsbereich schlauchförmig, das bedeutet entlang einer geraden Linie von den Ultraschallwandlern ausgehend, verlaufen. Entlang dieses Schlauchs kann die Intermodulationsschallwelle mit der Differenzfrequenz erzeugt werden. Mit anderen Worten kann die Luft im Überlagerungsbereich als Demodulator wirken und somit die Differenzfrequenz aus der ersten Ultraschallwelle und der zweiten Ultraschallwelle generieren.
Besonders bevorzugt können der erste und der zweite Ultraschallwandler die gerichteten Ultraschallwellen in einen Fahrzeuginnenraum abstrahlen. Dazu kann der erste und/oder zweite Ultraschallwandler beispielsweise an einer Seitenfläche, einer Vorderseite, einer Rückseite und/oder einer Oberseite eines Fahrzeuginnenraums angeordnet sein, wobei die Ultraschallwellen in einem Innenraum des Fahrgastinnenraums in Richtung eines Benutzers gerichtet sind. Alternativ oder zusätzlich können die Ultraschallwandler auch an einer Außenseite des Kraftfahrzeugs angeordnet sein, so dass die gerichteten Ultraschallwellen von dem Kraftfahrzeug weg nach außen gerichtet sind.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass zumindest der erste und/oder der zweite Ultraschallwandler eine transparente Abstrahlfläche, insbesondere Glas, zur Erzeugung der gerichteten Ultraschallwelle aufweist. Mit anderen Worten ist die Abstrahlfläche, die dazu ausgebildet ist, die erste und/oder zweite Ultraschallwelle auszusenden, transparent ausgebildet. Hierzu eignet sich insbesondere Glas, das mit transparenten piezoelektrischen Kunststofffolien beklebt ist, die durch elektromagnetische Ansteuerung eine Schwingung erzeugen können, wodurch das Glas zum Schwingen gebracht wird und somit eine Ultraschallwelle erzeugt. Glas eignet sich insbesondere, da dieses durch seine Materialeigenschaften leicht in einer Ultraschallfrequenz zum Schwingen gebracht werden kann. Das hat den Vorteil, dass der erste und/oder zweite Ultraschallwandler vor anderen Anzeigeelementen des Kraftfahrzeugs angebracht werden kann, ohne diese zu verdecken.
Weiterhin ist vorgesehen, dass zumindest eine Fahrzeugscheibe als transparente Abstrahlfläche für die gerichtete Ultraschallwelle ausgebildet ist. Beispielsweise kann eine Front oder Seitenscheibe des Kraftfahrzeugs als transparente Abstrahlfläche verwendet werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Raumbedarf der Strahlerzeugungsvorrichtung verringert werden kann.
Außerdem ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Ultraschallwandler dazu ausgebildet ist, den Überlagerungsbereich in einem Fahrgastinnenraum in einem räumlichen Hörbereich eines Fahrers und/oder eines Mitfahrers des Kraftfahrzeugs zu erzeugen. Das heißt, dass die Schallerzeugungsvorrichtung mit dem ersten und zweiten Ultraschallwandler so angeordnet ist, dass die erste und zweite gerichtete Ultraschallwelle in den Fahrgastinnenraum abgestrahlt werden, so dass der Überlagerungsbereich in einem räumlichen Hörbereich des Fahrers und/oder des Mitfahrers des Kraftfahrzeugs erzeugt wird. Mit einem Hörbereich ist ein dreidimensionaler räumlicher Bereich gemeint, beispielsweise ein Volumenbereich um einen Kopf des Fahrers oder Mitfahrers, in dem dieser die Differenzfrequenz mit seinen akustischen Sinnesorganen, das heißt Ohren, wahrnehmen kann. Ferner kann vorgesehen sein, dass neben dem ersten und zweiten Ultraschallwandler weitere Ultraschallwandler vorgesehen sein können, wobei beispielsweise mindestens jeweils zwei Ultraschallwandler einen eigenen Überlagerungsbereich für jeden Mitfahrer des Kraftfahrzeugs erzeugen können. Somit kann beispielsweise ein, zwei, drei oder vier Überlagerungsbereiche beziehungsweise Zonen im Kraftfahrzeug bereitgestellt werden, wobei jede Zone ein eigenes Audiosignal erhält, welches durch die Differenzfrequenz erzeugt werden kann. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass für jeden Mitfahrer des Kraftfahrzeugs der Überlagerungsbereich individuell erzeugt werden kann und somit die anderen Mitfahrer nicht gestört werden.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass mittels der Intermodulationsschallwelle ein Audiosignal erzeugt werden kann, das nur im Überlagerungsbereich gehört werden kann. Somit kann ein Benutzer gezielt mit dem Audiosignal erreicht werden, ohne eine Geräuschbelastung seiner Umgebung zu erhöhen.
Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die erste und zweite Ultraschallfrequenz eine Frequenz von ≥ 20 kHz aufweisen und dass die Differenzfrequenz in einem hörbaren Frequenzspektrum liegt, insbesondere in einem Frequenzspektrum von 20 Hz bis 20 kHz. Mit anderen Worten fängt eine Ultraschallfrequenz ab 20 kHz an und die Differenzfrequenz liegt in einem für Menschen hörbaren Frequenzspektrum. Ein für Menschen hörbares Frequenzspektrum liegt insbesondere in einem Bereich von 20 Hz bis 20 kHz. Beispielsweise kann die erste Ultraschallfrequenz bei 200000 Hz liegen und die zweite Ultraschallfrequenz bei 200263 Hz liegen, was beides außerhalb eines hörbaren Frequenzspektrums ist. Auch eine Kombinationsfrequenz, das heißt eine Summe der ersten und zweiten Ultraschallfrequenz würde in diesem Beispiel bei 400263 Hz liegen, was auch außerhalb des hörbaren Frequenzspektrums wäre. Jedoch kann die Differenzfrequenz von 263 Hz beispielsweise als mittleres C von einem Menschen wahrgenommen werden. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass nur die Differenzfrequenz von einem Benutzer wahrnehmbar ist, die zur Erzeugung dieser Differenzfrequenz verwendeten Ultraschallfrequenzen und deren Summe jedoch nicht. Somit kann ein Überlagerungsbereich erzeugt werden, indem nur ein darin befindlicher Benutzer die Differenzfrequenz und damit das Audiosignal wahrnimmt.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Kraftfahrzeug eine Positionssensorik aufweist, die dazu ausgebildet ist, den räumlichen Hörbereich des Fahrers und/oder des Mitfahrers des Kraftfahrzeugs zu bestimmen und eine Abstrahlrichtung des zumindest ersten und zweiten Ultraschallwandlers derart anzupassen, dass der Überlagerungsbereich in dem räumlichen Hörbereich des Fahrers und/oder Mitfahrers liegt. Mit anderen Worten kann die Positionssensorik eine Bewegung des Fahrers und/oder des Mitfahrers nachverfolgen und somit den räumlichen Hörbereich zu jedem Zeitpunkt bestimmen. Damit kann dann die Abstrahlrichtung der beiden Ultraschallwandler so angepasst werden, dass der Überlagerungsbereich immer im Hörbereich des Fahrers und/oder des Mitfahrers liegt.
Die Positionssensorik kann beispielsweise eine optische Messeinrichtung sein, die mittels eines Laserscanners und/oder einer Bildaufnahme die Position des Fahrers und/oder des Mitfahrers nachverfolgen kann. Bei Verwendung einer Videokamera kann beispielsweise eine Bilderkennungssoftware einen Kopf beziehungsweise ein Gesicht des Fahrers und/oder des Mitfahrers erkennen und einen Volumenbereich um den Kopf als Hörbereich bestimmen. Die Abstrahlrichtung des ersten und zweiten Ultraschallwandlers kann dann derart angepasst werden, dass sich die erste und zweite gerichtete Ultraschallwelle in dem Hörbereich überlagern. Dazu können beispielsweise Elektromotoren vorgesehen sein, die die Ultraschallwandler entsprechend einer durch die Positionssensorik bestimmten Richtung ausrichten. Auch kann vorgesehen sein, dass entsprechend dem aktuellen Hörbereich zwei Ultraschallwandler aus einer Mehrzahl von Ultraschallwandlern angesteuert werden, die so ausgerichtet sind, dass sie den Überlagerungsbereich in dem zuvor bestimmten räumlichen Hörbereich erzeugen. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass ein Fahrer und/oder Mitfahrer des Kraftfahrzeugs immer ein bestmögliches Audiosignal erhält.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Kraftfahrzeug eine Sensorvorrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Verkehrssituation in einer Fahrzeugumgebung zu bestimmen und wobei zumindest zwei Ultraschallwandler dazu ausgebildet sind, den Überlagerungsbereich der zumindest einen Intermodulationsschallwelle nur in einem Hörbereich eines Verkehrsteilnehmers zu erzeugen, wobei die Differenzfrequenz der zumindest einen Intermodulationsschallwelle auf die Verkehrssituation angepasst ist. Mit anderen Worten kann eine Sensorvorrichtung des Kraftfahrzeugs eine Fahrzeugumgebung auf Vorliegen einer Verkehrssituation überwachen, wobei in Abhängigkeit der Verkehrssituation die Differenzfrequenz derart angepasst wird, dass ein Audiosignal entsprechend der Verkehrssituation entsteht und dieses Audiosignal nur im Hörbereich des Verkehrsteilnehmers erzeugt wird. Die Sensorvorrichtung des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise einen Laserscanner, ein Mikrofon, einen Radar, insbesondere Long Range Radar, und eine Frontkamera umfassen. Die Verkehrssituation kann beispielsweise ein Überfahren einer Streckenbegrenzung, eine Detektion einer Müdigkeitserkennung, ein anderes Fahrzeug in einem toten Winkel des Kraftfahrzeugs, ein Signal von einem Einsatzfahrzeug oder eine Person außerhalb des Fahrzeugs umfassen.
Vorzugsweise kann der Verkehrsteilnehmer, in dessen Hörbereich die Differenzfrequenz erzeugt wird, der Fahrer des Kraftfahrzeugs und/oder ein Passant außerhalb des Kraftfahrzeugs sein. Das bedeutet, dass je nach erkannter Verkehrssituation in der Fahrzeugumgebung entweder nur der Fahrer des Kraftfahrzeugs durch einen entsprechenden Warnhinweis benachrichtigt wird, oder es kann beispielsweise ein Passant, der sich dem Kraftfahrzeug nähert, somit gewarnt werden. Der Vorteil, dass ausschließlich der Passant den Warnhinweis durch die Differenzfrequenz bekommt, ist, dass für weitere Verkehrsteilnehmer keine zusätzliche Lärmbelastung entsteht, was besonders vorteilhaft bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen ist. Somit können gesetzliche Vorgaben zur Geräuschentwicklung bei dem elektrisch betriebenen Fahrzeug eingehalten werden, ohne eine Umgebung unnötig mit Lärm zu belästigen. Es können also Schallemissionen des Fahrzeugs nach außen stark reduziert werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verkehrssituation ein fahrzeugexternes Audiosignal umfasst und die Sensorvorrichtung eine Audioanalyseeinrichtung umfasst, die dazu ausgebildet ist, das fahrzeugexterne Audiosignal zu erfassen und auf ein vorgegebenes Audiomuster hin zu analysieren, wobei bei einem Erkennen des vorgegebenen Audiomusters in dem fahrzeugexternen Audiosignal die zumindest zwei Ultraschallwandler dazu ausgebildet sind, das vorgegebene Audiomuster oder das fahrzeugexterne Audiosignal mittels einer Anpassung der Differenzfrequenz für den Fahrer des Kraftfahrzeugs zu erzeugen. Mit anderen Worten kann eine Audioanalyseeinrichtung vorgesehen sein, die beispielsweise ein Mikrofon umfasst, und fahrzeugexterne Audiosignale aufnimmt und nach Vorliegen eines vorgegebenen Audiomusters untersucht. Das vorgegebene Audiomuster kann beispielsweise ein Signal eines Einsatzfahrzeugs, das heißt eine Sirene, sein. Dieses Signal kann als vorgegebenes Audiomuster in der Audioanalyseeinrichtung hinterlegt sein.
Somit kann die Audioanalyseeinrichtung jedes fahrzeugexterne Audiosignal auf das vorgegebene Audiomuster untersuchen. Wird dieses erkannt, können die zumindest zwei Ultraschallwandler, das heißt beispielsweise der erste und der zweite Ultraschallwandler, entweder das von der Audioanalyseeinrichtung aufgenommene fahrzeugexterne Audiosignal oder das hinterlegte vorgegebene Audiomuster in dem Überlagerungsbereich erzeugen, so dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs gewarnt werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft, da eine Schalldämmung des Kraftfahrzeugs nach außen erhöht werden kann, ohne wichtige Warnhinweise, wie beispielsweise die Sirene des Einsatzfahrzeugs, für den Fahrer des Kraftfahrzeugs auszublenden. Somit kann eine Sicherheit bei dem Betrieb des Kraftfahrzeugs erhöht werden.
Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zur Erzeugung einer Intermodulationsschallwelle vorgesehen, wobei zumindest ein erster Ultraschallwandler eine erste gerichtete Ultraschallwelle mit zumindest einer ersten Ultraschallfrequenz aussendet und ein zweiter Ultraschallwandler eine zweite gerichtete Ultraschallwelle mit zumindest einer zweiten Ultraschallfrequenz aussendet, wobei sich die erste Ultraschallfrequenz und die zweite Ultraschallfrequenz durch eine Differenzfrequenz unterscheiden und wobei in einem Überlagerungsbereich, in dem sich die erste und die zweite gerichtete Ultraschallwelle überlagern, durch Intermodulation zumindest eine Intermodulationsschallwelle mit der Differenzfrequenz erzeugt wird, wobei zumindest der erste und/oder der zweite Ultraschallwandler (14, 16) eine transparente Abstrahlfläche, zur Erzeugung der gerichteten Ultraschallwelle aufweist, wobei zumindest zwei Fahrzeugscheiben als transparente Abstrahlfläche für die gerichtete Ultraschallwelle ausgebildet sind, wobei durch den ersten und der zweiten Ultraschallwandler (14, 16) der Überlagerungsbereich (22) in einem Fahrgastinnenraum in einem räumlichen Hörbereich (24) eines Fahrers (26) und/oder eines Mitfahrers erzeugt wird. Durch das Verfahren ergeben sich gleiche Vorteile und Variationsmöglichkeiten, wie bei dem Kraftfahrzeug mit der Schallerzeugungsvorrichtung.
Zu der Erfindung gehört auch die Steuervorrichtung für das Kraftfahrzeug. Die Steuervorrichtung weist eine Prozessoreinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer Schallerzeugungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
2 eine Seitenansicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer Schallerzeugungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
3 ein Verfahrensdiagramm gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
In 1 ist ein schematisches Kraftfahrzeug 10 mit einer Schallerzeugungsvorrichtung 12 zur gerichteten Erzeugung von Schall gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt. Die Schallerzeugungsvorrichtung 12 kann eine Mehrzahl von Ultraschallwandlern aufweisen. In diesem Ausführungsbeispiel kann ein erster Ultraschallwandler 14 und ein zweiter Ultraschallwandler 16 vorgesehen sein. Der erste Ultraschallwandler 14 kann dazu ausgebildet sein, eine erste gerichtete Ultraschallwelle 18 auszusenden, wobei die erste gerichtete Ultraschallwelle eine erste Ultraschallfrequenz aufweisen kann. Der zweite Ultraschallwandler 16 kann entsprechend dazu ausgebildet sein, eine zweite gerichtete Ultraschallwelle 20 mit einer zweiten Ultraschallfrequenz auszusenden.
Mit gerichteter Ultraschallwelle ist hier gemeint, dass der erste und der zweite Ultraschallwandler 14, 16 die jeweilige Ultraschallwelle nur in einen diskreten Raumbereich abstrahlen, was auch als „Soundbeam“ bezeichnet wird. Das heißt, dass innerhalb des diskreten Raumbereichs (Soundbeams) eine Amplitude von ca. 70 bis 100% der maximalen Amplitude vorliegt, wobei diese innerhalb weniger Zentimeter von dem diskreten Raumbereich entfernt schnell abfällt und beispielsweise bei einer Abweichung von 30 cm von dem diskreten Raumbereich, d.h. bei Austritt aus dem Soundbeam, unter 20% der Maximalamplitude der Schallwelle fällt.
Der erste Ultraschallwandler 14 und der zweite Ultraschallwandler 16 können als Transducer, also als Wandler, von elektrischen Signalen in Schallwellen ausgebildet sein, wobei dieser ein piezoelektrisches Element aufweisen kann, das Schwingungen im Ultraschallbereich erzeugen kann. Die Ultraschallfrequenz, die der erste Ultraschallwandlers 14 und der zweite Ultraschallwandler 16 erzeugt, kann vorzugsweise eine Frequenz ≥ 20 kHz sein. Außerdem kann ein Schalldruck der ersten und zweiten gerichteten Ultraschallwelle 18, 20 einen Schalldruck von ≥ 120 dB aufweisen.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass sich die erste Ultraschallfrequenz und die zweite Ultraschallfrequenz durch eine Differenzfrequenz unterscheiden. Zum Beispiel können sich die Ultraschallfrequenzen durch eine Differenzfrequenz von 440 Hz (Kammerton) unterscheiden. Hierfür kann die erste Ultraschallfrequenz der ersten gerichteten Ultraschallwelle 18 eine Frequenz von 300440 Hz aufweisen und die zweite Ultraschallfrequenz der zweiten gerichteten Ultraschallwelle 20 kann 300000 Hz betragen.
Der erste Ultraschallwandler 14 und der zweite Ultraschallwandler 16 können so ausgebildet sein, dass sich die erste gerichtete Ultraschallwelle 18 und die zweite gerichtete Ultraschallwelle 20 in einem Überlagerungsbereich 22 überlagern. Da Luft ein nichtlineares Medium ist, kann es in den Überlagerungsbereich 22 zu einer Intermodulation der ersten gerichteten Ultraschallwelle 18 und der zweiten gerichteten Ultraschallwelle 20 kommen, wodurch zumindest eine Intermodulationsschallwelle mit der Differenzfrequenz entsteht. In dem oben genannten Beispiel bedeutet das, dass eine Intermodulationsschallwelle mit der Differenzfrequenz von 440 Hz entsteht. Dies ist besonders vorteilhaft, da diese Frequenz in einem hörbaren Frequenzspektrum liegt, das von 20 Hz bis 20 kHz reichen kann.
Besonders bevorzugt kann der Überlagerungsbereich 22 in einem räumlichen Hörbereich 24 eines Fahrers 26 erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich ist dies auch für einen Mitfahrer (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs 10 möglich. Somit können beispielsweise für jeden Fahrzeuginsassen eigene Überlagerungsbereiche 22 erzeugt werden, wobei eine Differenzfrequenz in dem eigenen Überlagerungsbereich 22 für einen jeweilig anderen Mitfahrer nicht oder nur schwach hörbar ist. Die Verwendung von Ultraschallfrequenzen als erste und zweite Ultraschallwelle 18, 20 ist von Vorteil, da diese nicht im hörbaren Frequenzspektrum liegen und somit von dem Fahrer 26 nicht gehört werden können. Auch eine Summenfrequenz, die bei der Intermodulation entstehen kann, liegt im Ultraschallfrequenzbereich und ist deshalb nicht für den Fahrer 26 hörbar.
Dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann folgende Situation beispielhaft zugrunde liegen. Der Fahrer 26 des Kraftfahrzeugs 10 befindet sich auf einer Fahrt. Während dieser Fahrt kann ein Einsatzfahrzeug mit einem Einsatzsignal in einer Fahrzeugumgebung unterwegs sein. Aufgrund einer hohen Schalldämmung des Kraftfahrzeugs 10 oder aufgrund anderer Geräusche im Kraftfahrzeug 10 kann das Einsatzsignal möglicherweise nur schwer von dem Fahrer 26 gehört werden.
Daher kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug 10 eine Sensorvorrichtung 28 aufweist, wobei die Sensorvorrichtung 28 neben Laserscannern, Radareinrichtungen, Kameras und Ultraschallsensoren auch ein Mikrofon 30 aufweist, das ein fahrzeugexternes Audiosignal aufnehmen kann. In diesem Beispiel kann das Mikrofon 30 also das Einsatzsignal des Einsatzfahrzeugs erfassen. Die Sensorvorrichtung 28 kann zusätzlich eine Audioanalyseeinrichtung 32 aufweisen, die dazu ausgebildet ist, das von dem Mikrofon 30 erfasste fahrzeugexterne Audiosignal auf Vorliegen eines vorgegebenen Audiomusters hin zu untersuchen. Vorzugsweise kann das vorgegebene Audiomuster das Einsatzsignal des Einsatzfahrzeugs sein, das in einer Datenbank hinterlegt wurde.
Wird das vorgegebene Audiomuster, also das Einsatzsignal, in dem fahrzeugexternen Audiosignal erkannt, kann vorgesehen sein, dass der erste Ultraschallwandler 14 und der zweite Ultraschallwandler 16 die erste gerichtete Ultraschallwelle 18 und die zweite gerichtete Ultraschallwelle 20 derart anpassen, dass durch die Differenzfrequenz in dem Überlagerungsbereich 22 das fahrzeugexterne Audiosignal für den Fahrer 26 ausgegeben wird. Alternativ kann auch das vorgegebene Audiomuster aus der Datenbank geladen werden und im Hörbereich 24 des Fahrers 26 mittels der Differenzfrequenz als ein Audiosignal erzeugt werden.
Damit der Überlagerungsbereich 22 immer im Hörbereich 24 des Fahrers 26 liegt, kann zusätzlich vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug 10 eine Positionssensorik 34 aufweist. Die Positionssensorik 34 kann beispielsweise eine Kamera sein, die auf den Fahrer und/oder Mitfahrer gerichtet ist und eine Position des Fahrers 26 im Raum bestimmen kann. Beispielsweise kann die Positionssensorik 34 auch dynamisch bestimmen, wo sich der Kopf des Fahrers und damit der Hörbereich 24 des Fahrers während einer Bewegung befindet. Mittels dieser Information kann dann der erste Ultraschallwandler 14 und der zweite Ultraschallwandler 16 derart angesteuert werden, dass die erste und zweite gerichtete Ultraschallwelle 18, 20 bezüglich ihrer Richtung angepasst werden und sich somit der Überlagerungsbereich 22 dynamisch an den Hörbereich 24 anpasst, falls sich dieser verändert. Die Anpassung des ersten und zweiten Ultraschallwandlers 14, 16 kann beispielsweise mittels Elektromotoren oder einer Hydraulik erfolgen, indem eine Abstrahlfläche der Ultraschallwandler neu ausgerichtet wird.
Somit erhält der Fahrer 26 des Kraftfahrzeugs 10 immer fahrsicherheitsrelevante Audioinformationen, während Mitfahrer weiter eigene Audiosignale hören können.
In 2 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Kraftfahrzeugs 10 mit der Schallerzeugungsvorrichtung 12 dargestellt. In dieser Figur ist das Kraftfahrzeug 10 mit seinem Fahrer 26 beispielsweise auf einer Straße in einer Stadt unterwegs. Während der Fahrt kann es vorkommen, dass ein anderer Verkehrsteilnehmer, in diesem Ausführungsbeispiel ein Passant 36, auf die Straße tritt beziehungsweise vorhat, die Straße zu betreten. Das Kraftfahrzeug 10 kann in diesem Ausführungsbeispiel ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug sein, das nach außen nur eine geringe Geräuschentwicklung hat, da kein Verbrennungsmotor vorgesehen ist.
Um eine Gefahr für den Passanten 36 zu minimieren, da dieser das elektrisch betriebene Kraftfahrzeug 10 eventuell nicht hört, kann das Kraftfahrzeug 10 die Sensorvorrichtung 28 aufweisen, die in diesem Ausführungsbeispiel eine Frontkamera 38 mit einer intelligenten Bildverarbeitungssoftware aufweisen kann. Die Sensorvorrichtung 28 kann mittels der Kamera 38 eine Verkehrssituation in einer Fahrzeugumgebung des Kraftfahrzeugs 10 bestimmen und beispielsweise detektieren, dass der Passant 36 eine Bewegungstrajektorie des Kraftfahrzeugs 10 schneidet.
In diesem Fall kann ein erster Ultraschallwandler 14 und ein zweiter Ultraschallwandler 16 vorgesehen sein, die eine erste gerichtete Schallwelle 18 und eine zweite gerichtete Schallwelle 20 derart in Richtung des Passanten 36 aussenden, dass der Überlagerungsbereich 22, hier als gestrichelte Fläche dargestellt, in einem räumlichen Hörbereich des Passanten 36 liegt. Im Überlagerungsbereich 22 kann, wie zuvor beschrieben, eine Intermodulation der gerichteten Ultraschallwellen 18, 20 auftreten, und es kann eine Intermodulationsschallwelle mit einer Differenzfrequenz zwischen den Ultraschallfrequenzen der ersten und zweiten gerichteten Ultraschallwelle 18, 20 entstehen. Somit kann mittels der Differenzfrequenz ein Audiosignal erzeugt werden, das den Passanten 36 vor dem herannahenden Kraftfahrzeug 10 warnt.
Besonders vorteilhaft kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in diesem Ausführungsbeispiel der erste Ultraschallwandler 14 eine transparente Abstrahlfläche aufweist, die insbesondere eine Glasscheibe sein kann. Da die Abstrahlfläche des ersten Ultraschallwandlers 14 transparent ist, kann der erste Ultraschallwandler 14 beispielsweise in ein Scheinwerferglas eines Scheinwerfers 40 integriert sein. Der zweite Ultraschallwandler 16 kann in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise ein Ultraschallsensor der Fahrzeugsensorik (Sensorvorrichtung 28) sein, mittels dem alternativ auch ein Abstand ermittelt werden kann.
Zusätzlich oder alternativ können zumindest zwei weitere Ultraschallwandler 40 im Kraftfahrzeug 10 vorgesehen sein. Diese können beispielsweise ineinander verschränkt sein. Das heißt, dass diese viele Transducer umfassen können, welche nebeneinander beziehungsweise übereinander angeordnet sind und ein sogenanntes „Parametric Array“ 40 bilden. Mittels des Parametric Arrays 40 können komplexe Wellenformen gebildet werden, und es kann entlang einer Abstrahlrichtung der Ultraschallwellen dieses Parametric Arrays 40 ein Überlagerungsbereich 42 erzeugt werden, der schlauchförmig von dem Parametric Array 40 ausgeht.
Beispielsweise kann das Parametric Array 40 an einem Fahrzeughimmel des Kraftfahrzeugs 10 über dem Fahrer 26 angebracht sein, so dass eine Zone beziehungsweise Überlagerungsbereich um den Fahrer 26 entsteht, in der eine weitere Intermodulationsschallwelle mit der Differenzfrequenz entsteht. Somit kann bei einem Erkennen des Passanten 36 durch die Kamera 38 nicht nur der Passant 36 gewarnt werden, sondern es kann auch spezifisch für den Fahrer 26 ein Audiosignal mittels der Differenzfrequenz erzeugt werden. Somit erhalten beide eine Warnung und eine Sicherheit kann weiter erhöht werden.
In 3 ist ein beispielhaftes Verfahrensdiagramm zur Erzeugung einer Intermodulationsschallwelle gemäß einer beispielhaften Ausführungsformen gezeigt. In einem Schritt S10 wird durch zumindest einen ersten Ultraschallwandler eine erste gerichtete Ultraschallwelle mit zumindest einer ersten Ultraschallfrequenz ausgesendet. In einem Schritt S12 wird durch zumindest einen zweiten Ultraschallwandler eine zweite gerichtete Ultraschallwelle mit zumindest einer zweiten Ultraschallfrequenz ausgesendet, wobei sich die erste Ultraschallfrequenz und die zweite Ultraschallfrequenz durch eine Differenzfrequenz unterscheiden. Vorzugsweise können die Schritte S10 und S12 gleichzeitig stattfinden, so dass sich die erste und zweite gerichtete Ultraschallwelle in einem Schritt S14 in einem Überlagerungsbereich überlagern und durch Intermodulation zumindest eine Intermodulationsschallwelle mit der Differenzfrequenz erzeugt wird.
In einer weiteren Ausführungsform besteht ein Aspekt darin, um jeden Sitzplatz im Kraftfahrzeug 10 zwei Transducer, das heißt einen ersten Ultraschallwandler 14 und einen zweiten Ultraschallwandler 16, einzubauen. Mittels gerichteter Soundbeams von den Transducern können dann Medien, wie beispielsweise Musik oder ein Telefonat, nur für den jeweiligen Insassen hörbar gemacht werden. Für den Fahrer 26, und ausschließlich für den Fahrer, werden außerdem fahrzeugrelevante Inhalte, wie Navigationsansagen oder eine Einparkhilfe, hörbar.
Der gerichtete Sound für den Fahrer 26 kann außerdem um durch Sensorik einer Sensorvorrichtung 28 erweiterte Inhalte ergänzt werden. Zum Beispiel Warnsignale gegen Überfahren einer Streckenbegrenzung, Übermüdung, ein Fahrzeug im toten Winkel oder nicht einsehbare Kurven können somit ausschließlich dem Fahrer 26 eingespielt werden. Auch akustische Signale von Einsatzfahrzeugen können aus Umgebungsgeräuschen gefiltert und erkannt werden und ausschließlich dem Fahrer 26 hörbar gemacht werden.
Der gerichtete Sound kann außerdem auch für Verkehrsteilnehmer um das Fahrzeug (Passant 36) umgesetzt werden. Ein Passant 36, der dem Fahrzeug gefährlich nahekommen könnte, kann über eine Fahrzeugsensorik (Sensorvorrichtung 28) erkannt und direkt beziehungsweise gezielt über ein Signal im Soundbeam gewarnt werden. Ein permanenter Außensound wäre nicht länger notwendig.
Unter gerichteten oder fokussierten Schallwellen versteht man Verfahren, die es ermöglichen, Schallwellen und damit Töne gezielt an einen bestimmten Bereich zu senden und die Umgebung vom Mithören auszuschließen. Das entspricht dem Effekt eines Scheinwerfers in einem Theater, der nur einen bestimmten Bereich ausleuchtet und die Umgebung im Dunkeln lässt. Eine Methode, einen solchen gerichteten Sound (eine gerichtete Schallwelle) zu generieren, ist das Erzeugen von sogenannten „Soundbeams“ mit Hilfe von hochfrequenten Ultraschallwellen. Dafür können spezielle Transducer, also Ultraschallwandler, verwendet werden, die elektrische Signale in Schallwellen, sprich Luftvibrationen, umwandeln, zum Beispiel in Form einer Glasscheibe.
Ultraschallwellen liegen außerhalb des menschlichen Hörspektrums, es ist jedoch möglich, durch das Phänomen der Intermodulation mehrere Ultraschallwellen so zu kombinieren, dass man die eigentlich gewünschte längere und damit hörbare Schallwelle wiedergewinnt. Werden zwei Ultraschallwellen mit sehr hohem Schalldruck abgestrahlt, so kommt es zum Auftreten der Intermodulation und den damit neu hinzukommenden Schallwellen. Das umfasst die Differenz und die Summe aus den beiden ursprünglichen Ultraschallwellen. Eben diese Eigenschaft wird auch bei der Generierung von gerichtetem Sound mit Hilfe von Ultraschallwellen benutzt.
Dabei können Ultraschallfrequenzen mit einem Schalldruck von ca. 120 dB benutzt werden, die frequenzmäßig nahe beieinanderliegen. Die Frequenzen liegen vorzugsweise nahe beieinander, damit die Differenzfrequenz sehr niedrig ausfällt und somit hörbar wird, insbesondere unter 20 kHz. Hierzu können die Frequenzen so generiert werden, dass die Differenzfrequenz beider Wellen die gewünschte Niederfrequenz der Schallwelle ergibt. So ist es möglich, alle beliebigen Töne in Form von Ultraschallwellen zu kodieren, beispielsweise mit Hilfe vieler kleiner Transducer, welche nebeneinander beziehungsweise übereinander in ein sogenanntes „Parametric Array“ zusammengeschlossen werden, um komplexe Wellenformen zu bilden. Wählt man die Phasen der einzelnen Wellen geschickt, so erreicht man eine Auflösung der Schallwellen zur Seite hin durch destruktive Interferenz und ein Erhalten beziehungsweise Verstärken der Schallwellen nach vorne hin. Damit kann eine Lautstärke bis zu einem gewissen Grad mit dem Abstand zum Sender zunehmen und nicht abnehmen, wie es bei herkömmlichen Lautsprechern der Fall ist.
Somit kann beispielsweise für ein Infotainment eine Zwei-, Drei- oder Vierzonigkeit auch für akustische Signale geschaffen werden. Das heißt, jeder Insasse kann ausschließlich seine individuellen Inhalte hören, es sei denn, er möchte diese teilen. Außerdem können akustische Signale speziell auf den Fahrer 26 zugeschnitten werden. Zum Beispiel können Navigationsansagen, Blinkergeräusche, Hinweise zum Tankfüllstand oder Reifendruck sowie die Verkehrsdurchsagen nur vom Fahrer gehört werden.
Außerdem kann der gerichtete Sound der Sensorik (Sensorvorrichtung 28) des Fahrzeugs 10 intelligent verknüpft werden.
Warntöne für Fahrzeuge im toten Winkel, das Überfahren einer Straßenbegrenzung, eine Einparkhilfe oder Ähnliches können nur für den Fahrer 26 ausgegeben werden, ohne den Komfort der Mitfahrer zu beeinträchtigen. Des Weiteren kann ein Geräusch eines Einsatzfahrzeugs vom Fahrzeug aus den Umgebungsgeräuschen gefiltert und erkannt werden, um es dem Fahrer bei gleichzeitigem Ausblenden von Medien des Infotainmentsystems stärker in das Bewusstsein zu rücken. Ein gerichtetes Geräusch durch die Intermodulationsschallwelle kann auch Schallemissionen des Fahrzeugs nach außen stark reduzieren. Beispielsweise muss jedes elektrisch angetriebene Fahrzeug bis zu einer Geschwindigkeit von 30 km/h dauerhaft einen Außensound aussenden, wodurch der akustische Vorteil von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen wieder zunichtegemacht wird. Die ohnehin verbaute Sensorik (Sensorvorrichtung 28) des Kraftfahrzeugs 10 zur Erkennung der Umgebung kann einen sich nähernden Passanten 36 erkennen und ausschließlich diesen direkt über ein gerichtetes Signal durch die Intermodulationsschallwelle warnen.
Somit ist durch die Ausführungsbeispiele gezeigt, wie ein gerichteter Schall bereitgestellt werden kann.

Claims

Kraftfahrzeug (10) mit einer Schallerzeugungsvorrichtung (12) zur gerichteten Erzeugung von Schall, wobei die Schallerzeugungsvorrichtung (12) - zumindest einen ersten Ultraschallwandler (14) umfasst, der dazu ausgebildet ist, eine erste gerichtete Ultraschallwelle (18) mit zumindest einer ersten Ultraschallfrequenz auszusenden; und - zumindest einen zweiten Ultraschallwandler (16) umfasst, der dazu ausgebildet ist, eine zweite gerichtete Ultraschallwelle (20) mit zumindest einer zweiten Ultraschallfrequenz auszusenden; - wobei sich die erste Ultraschallfrequenz und die zweite Ultraschallfrequenz durch eine Differenzfrequenz unterscheiden; und - wobei der erste und der zweite Ultraschallwandler (14, 16) dazu ausgebildet sind, die erste und die zweite gerichtete Ultraschallwelle (18, 20) in einem Überlagerungsbereich (22) zu überlagern und somit durch Intermodulation zumindest eine Intermodulationsschallwelle mit der Differenzfrequenz zu erzeugen; - wobei zumindest der erste und der zweite Ultraschallwandler (14, 16) eine transparente Abstrahlfläche zur Erzeugung der gerichteten Ultraschallwelle aufweist; - wobei zumindest zwei Fahrzeugscheiben als transparente Abstrahlfläche für die gerichtete Ultraschallwelle ausgebildet sind; - wobei der erste und der zweite Ultraschallwandler (14, 16) dazu ausgebildet sind, den Überlagerungsbereich (22) in einem Fahrgastinnenraum in einem räumlichen Hörbereich (24) eines Fahrers (26) und/oder eines Mitfahrers zu erzeugen.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Ultraschallfrequenz eine Frequenz von größer oder gleich 20 kHz aufweisen und wobei die Differenzfrequenz in einem hörbaren Frequenzspektrum liegt, insbesondere in einem Frequenzspektrum von 20 Hz bis 20 kHz.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, wobei das Kraftfahrzeug (10) eine Positionssensorik (34) aufweist, die dazu ausgebildet ist, den räumlichen Hörbereich (24) des Fahrers (26) und/oder des Mitfahrers des Kraftfahrzeugs zu bestimmen und eine Abstrahlrichtung des zumindest ersten und zweiten Ultraschallwandlers derart anzupassen, dass der Überlagerungsbereich (22) in dem räumlichen Hörbereich (24) des Fahrers (26) und/oder Mitfahrers liegt.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kraftfahrzeug (10) eine Sensorvorrichtung (28) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Verkehrssituation in einer Fahrzeugumgebung zu bestimmen und wobei zumindest zwei Ultraschallwandler dazu ausgebildet sind, den Überlagerungsbereich (22) der zumindest einen Intermodulationsschallwelle nur in einem räumlichen Hörbereich eines Verkehrsteilnehmers zu erzeugen, wobei die Differenzfrequenz der zumindest einen Intermodulationsschallwelle auf die Verkehrssituation angepasst ist.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 4, wobei der Verkehrsteilnehmer ein Fahrer (26) des Kraftfahrzeugs und/oder ein Passant (36) außerhalb des Kraftfahrzeugs (10) ist.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 4, wobei die Verkehrssituation ein fahrzeugexternes Audiosignal umfasst und die Sensorvorrichtung (28) eine Audioanalyseeinrichtung (32) umfasst, die dazu ausgebildet ist, das fahrzeugexterne Audiosignal zu erfassen und auf ein vorgegebenes Audiomuster hin zu analysieren, wobei bei einem Erkennen des vorgegebenen Audiomusters in dem fahrzeugexternen Audiosignal die zumindest zwei Ultraschallwandler (14, 16) dazu ausgebildet sind, das vorgegebene Audiomuster oder das fahrzeugexterne Audiosignal mittels einer Anpassung der Differenzfrequenz für den Fahrer (26) des Kraftfahrzeugs zu erzeugen.
Verfahren zur Erzeugung einer Intermodulationsschallwelle, wobei zumindest ein erster Ultraschallwandler (14) eine erste gerichtete Ultraschallwelle (16) mit zumindest einer ersten Ultraschallfrequenz aussendet (S10) und ein zweiter Ultraschallwandler (18) eine zweite gerichtete Ultraschallwelle (20) mit zumindest einer zweiten Ultraschallfrequenz aussendet (S12), wobei sich die erste Ultraschallfrequenz und die zweite Ultraschallfrequenz durch eine Differenzfrequenz unterscheiden und wobei in einem Überlagerungsbereich (22) in dem sich die erste und zweite gerichtete Ultraschallwelle überlagern durch Intermodulation zumindest eine Intermodulationsschallwelle mit der Differenzfrequenz erzeugt wird (S14), wobei zumindest der erste und/oder der zweite Ultraschallwandler (14, 16) eine transparente Abstrahlfläche, zur Erzeugung der gerichteten Ultraschallwelle aufweist, wobei zumindest zwei Fahrzeugscheiben als transparente Abstrahlfläche für die gerichtete Ultraschallwelle ausgebildet sind, wobei durch den ersten und der zweiten Ultraschallwandler (14, 16) der Überlagerungsbereich (22) in einem Fahrgastinnenraum in einem räumlichen Hörbereich (24) eines Fahrers (26) und/oder eines Mitfahrers erzeugt wird.