DE102020115380A1

DE102020115380A1 - Luftausströmer für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020115380A1
Application number: DE102020115380.5A
Authority: DE
Inventors: Torsten Gallitzdorfer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-06-10
Filing date: 2020-06-10
Publication date: 2021-12-16

Abstract

Luftausströmer für ein Kraftfahrzeug (11) mit einem Luftkanal (2) und einem Lautsprecher (5) zur Einkopplung von Schallwellen (9) in den Luftkanal (2), wobei der Luftkanal (2) einen Lufteinlass (41), über den Luft durch eine Belüftungseinrichtung (21) des Kraftfahrzeugs (11) zuführbar ist, und eine Ausströmöffnung (37) zum Zuführen der Luft in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs (11) aufweist, wobei sich der Luftkanal (2) zumindest in einem an die Ausströmöffnung (37) angrenzenden Ausströmabschnitt (35) in eine Ausströmrichtung (39) erstreckt, wobei der Luftausströmer (1, 12 - 14) ein Luftleitmittel (6) aufweist, dass sich innerhalb des Luftkanals (2) in dem Ausströmabschnitt (35) entlang einer Leitmittelachse (38) erstreckt, die parallel zu der Ausströmrichtung (39) verläuft, und der sich außerhalb des Luftkanals (2) senkrecht zur Leitmittelachse (38) weitet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftausströmer für ein Kraftfahrzeug mit einem Luftkanal und einem Lautsprecher zur Einkopplung von Schallwellen in den Luftkanal, wobei der Luftkanal einen Lufteinlass, über den Luft durch eine Belüftungseinrichtung des Kraftfahrzeugs zuführbar ist, und eine Ausströmöffnung zum Führen der Luft in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs aufweist, wobei sich der Luftkanal zumindest in einem an die Ausströmöffnung angrenzenden Ausströmabschnitt in eine Ausströmrichtung erstreckt. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
Luftausströmer, die beispielsweise Teil einer Klimaanlage oder einer anderen Belüftungseinrichtung sein können, und Lautsprecher, beispielsweise für eine Musikwiedergabe, werden als typische Komponenten von Kraftfahrzeugen genutzt. Die Druckschrift DE 10 2010 056 398 A1 schlägt hierbei vor, einen Lautsprecher in eine Lüftungsdüse zu integrieren. Im Bereich vor dem Lautsprecher wird ein Gitter mit verstellbaren Lamellen angeordnet, um die ausströmende Luft umzulenken.
Eine derartige Anordnung weist zwei Nachteile auf. Zum einen muss die Lüftungsdüse zu den Insassen hin ausgerichtet sein, so dass für ein Anströmen von Fahrer bzw. Beifahrer beispielsweise eine Anordnung an der insassenzugewandten Seite eines Armaturenbretts erforderlich sein kann. In diesem Bereich herrscht jedoch eine starke Bauraumkonkurrenz mit anderen Komponenten, beispielsweise mit Bedienelementen und Anzeigen. Zudem sind übliche Lüftungslamellen, wie sie in der genannten Druckschrift zur Luftumlenkung genutzt werden, kaum geeignet, eine Schallausbreitung zu lenken, so dass sich der Schall des Lautsprechers unabhängig von der Lamellenstellung im Wesentlichen in eine feste Richtung ausbreitet.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen demgegenüber verbesserten Luftausströmer mit integriertem Lautsprecher anzugeben, der insbesondere eine günstigere Aufteilung des verfügbaren Bauraums im Kraftfahrzeug ermöglicht und/oder bezüglich seiner Schallabstrahlungseigenschaften, insbesondere bezüglich einer Ausrichtung der Schallabstrahlung, verbessert ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Luftausströmer der eingangs genannten Art gelöst, der ein Luftleitmittel aufweist, das sich innerhalb des Luftkanals in dem Ausströmabschnitt entlang einer Leitmittelachse erstreckt, die parallel zur Ausströmrichtung verläuft, und der sich außerhalb des Luftkanals senkrecht zur Leitmittelachse weitetet.
Durch die Weitung des Luftleitmittels senkrecht zur Leitmittelachs wird die aus der Ausströmöffnung tretende Luft bzw. wird aus der Ausströmöffnung austretender Schall von der Leitmittelachse weggelenkt und, je nach konkreter Form der Weitung, beispielsweise im Wesentlichen in eine Ausbreitungsrichtung senkrecht zur Leitmittelachse umgelenkt. Hierdurch wird erreicht, dass die Ausströmöffnung relativ steile Winkel zur endgültigen Richtung, in die die Luft bzw. der Schall geführt werden soll, einnehmen kann. Vorzugsweise steht die Ausströmrichtung beispielsweise vertikal, das heißt die Luft strömt nach oben oder nach unten aus der Ausströmöffnung aus und wird erst durch das Luftleitmittel umgelenkt, so dass sich die Luft beispielsweise im Wesentlichen horizontal im Kraftfahrzeug ausbreiten kann. Dies ermöglicht es, den Luftausströmer beispielsweise an der Oberseite eines Armaturenbretts oder auch am Dachhimmel des Kraftfahrzeugs anzuordnen. In den entsprechenden Bereichen sind typischerweise erheblich weniger Komponenten angeordnet, die dort Oberfläche verbrauchen, als beispielsweise an der insassenzugewandten Seite des Armaturenbretts. Somit kann durch Nutzung des erfindungsgemäßen Luftausströmers eine vorteilhaftere Bauraumnutzung im Innenraum des Kraftfahrzeugs erreicht werden.
Zudem kann in dem erfindungsgemäßen Luftausströmer die Luftumlenkung im Wesentlichen durch eine einzige Umlenkfläche, nämlich die der Ausströmöffnung zugewandte Oberfläche des Luftleitmittels, erfolgen. Das Luftleitmittel kann zudem erheblich massiver sein als beispielsweise Lamellen, die üblicherweise an Luftausströmern verwendet werden. Diese beiden Eigenschaften führen dazu, dass im erfindungsgemäßen Luftausströmer für Schallwellen und für ausströmende Luft im Wesentlichen der gleiche Ausbreitungspfad erreicht werden kann. Wird nun, wie später noch erläutert werden wird, eine Luftleitmittel mit einer einstellbaren Vorzugsrichtung für die Ausbreitung der umgelenkten Luft und des umgelenkten Schalls verwendet, kann somit auch die Richtung der Schallausbreitung gut eingestellt werden. Zudem wird der Klang des Lautsprechers potentiell durch ausströmende Luft zusätzlich weitergetragen, so dass unter Umständen erheblich geringere Lautstärken erforderlich sind, um eine befriedigende Beschallung von Fahrzeuginsassen zu erreichen.
Das Luftleitmittel kann innerhalb des Ausströmabschnitts beabstandet von der Seitenwand des Luftkanals geführt sein und sich insbesondere koaxial mit dem Luftkanal erstrecken. Das Luftleitmittel kann beispielsweise dadurch an dem Luftkanal gelagert sein, das beabstandet von der Ausströmöffnung eine oder mehrere Querstreben durch den Luftkanal verlaufen, die das Luftleitmittel haltern bzw. lagern.
Soweit in der bisherigen oder folgenden Beschreibung von parallelen Ausrichtungen, senkrechten Ausrichtungen oder ähnlichen Richtungsangaben gesprochen wird, können hierbei stets toleranzbedingte Abweichungen auftreten, beispielsweise Abweichungen von weniger als 5° oder weniger als 1 °.
Der Lautsprecher kann durch eine Audioquelle des Kraftfahrzeugs beschickt werden. Weitere Details hierzu werden später noch mit Bezug auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug erläutert werden. Es ist möglich, dass der Lautsprecher Schall unmittelbar in den Luftkanal einkoppelt, beispielsweise indem ein Teil der Seitenwand des Luftkanals durch eine Membran des Lautsprechers gebildet wird.
In einigen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, eine indirekte Kopplung zu nutzen, beispielsweise um eine Verwirbelung der Luft durch an der Lautsprecheroberfläche angeordnete Komponenten zu vermeiden oder um den Lautsprecher zu schützen. Eine solche indirekte Kopplung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Lautsprecher, beispielsweise über seine Membran, mit einem Zwischenvolumen gekoppelt ist, das mit Gas, insbesondere mit Luft, gefüllt ist und dass eine elastische Seitenwand, beispielsweise eine Membran, aufweist, die einen Teil der Seitenwand des Luftkanals bildet. Somit werden Druckschwankungen im Zwischenvolumen und somit auch Schall im Wesentlichen unverändert auf den Luftkanal übertragen. Das Zwischenvolumen kann luftdicht sein, zumindest insoweit, dass ein Gasaustausch mit der Umgebung in einem bestimmten Zeitintervall erheblich kleiner ist als das durch den Membranhub erreichte Verdrängungsvolumen.
Die Weitung des Luftleitmittels kann im Wesentlichen rotationssymmetrisch sein. Eine vollständige Rotationssymmetrie, beispielsweise die Form eines Kegelstumpfes, würde zu einer gleichmäßigen Verteilung der ausströmenden Luft sowie des Schalls im Raum führen. Es kann jedoch gewünscht sein, zumindest einen Teil der aus der Ausströmöffnung ausströmenden Luft bzw. des dort austretenden Schalls gezielt zu einem Fahrzeuginsassen zu lenken. Es ist daher möglich, das Luftleitmittel derart zu formen, dass zumindest ein Teil der Luft bzw. der Schallwellen in eine Vorzugsrichtung gelenkt wird. Da eine exakte Ausrichtung von Luftströmen und Schall kaum möglich ist, kann die Vorzugsrichtung auch als Vorzugsraumwinkel betrachtet werden, in den der Schall bzw. die ausströmende Luft gelenkt wird.
Ein außerhalb des Luftkanals angeordneter Abschnitt des Luftleitmittels kann, abgesehen von einer Ausnehmung zur Umlenkung der aus der Ausströmöffnung austretenden, im Bereich der Ausnehmung auf das Luftleitmittel treffenden Luft und/oder Schallwellen in eine Vorzugsrichtung, rotationssymmetrisch sein und insbesondere eine Kugelstumpfform aufweisen. Anders ausgedrückt kann an dem Luftleitmittel gezielt eine Ausnehmung vorgesehen werden, die Schall bzw. austretende Luft in die Vorzugsrichtung umlenkt bzw. dort bündelt. Die Ausnehmung kann in einer Schnittebene senkrecht zur Ausströmrichtung bzw. zur Leitmittelachse beispielsweise eine Parabel- oder Kreissegmentform aufweisen. Diese Formen sind besonders geeignet, auftreffenden Schall bzw. auftreffende Luft zu bündeln und näherungsweise parallel zur Vorzugsrichtung auszurichten. Es können jedoch auch einfache Ausnehmungsformen, beispielsweise eine Dreiecksform, genutzt werden, durch die dennoch eine gewisse Ausprägung einer Vorzugsrichtung erreicht werden kann.
Das Luftleitmittel kann um die Leitmittelachse drehbar gelagert sein, wobei der Luftausströmer einen Aktor zur Rotation des Luftleitmittels um die Leitmittelachse aufweist. Dies kann insbesondere dazu dienen, die obig erläuterte Vorzugsrichtung bedarfsgerecht anzupassen, also insbesondere dazu, Luft bzw. Schall gezielt zu einem Insassen zu lenken.
Der Luftausströmer kann wenigstens einen Sensor zur Erfassung von den Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs betreffenden Sensordaten umfassen, wobei eine Steuereinrichtung des Luftausströmers dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Sensordaten eine Kopfinformation zu ermitteln, die die Position und/oder die Ausrichtung eines Kopfes eines Fahrzeuginsassen betrifft, und den Aktor in Abhängigkeit der Kopfinformation anzusteuern. Hierbei können mehrere gleiche oder auch unterschiedliche Sensoren genutzt werden. Wenigstens einer der Sensoren kann ein bildgebender Sensor sein, also beispielsweise eine Kamera oder ein winkelauflösender Abstandssensor, beispielsweise ein Ultraschallsensor, ein LIDAR-Sensor oder Ähnliches. Da anhand der Kopfposition eine relative Position bzw. Ausrichtung des Kopfes bezüglich des Luftausströmers bekannt ist, kann die Vorzugsrichtung gezielt auf den Kopf bzw. insbesondere ein Ohr des Fahrzeuginsassen ausgerichtet werden.
Zur Ermittlung der Kopfinformation können beispielsweise an sich bekannte Algorithmen zur Gesichtserkennung bzw. jene Teile dieser Algorithmen, die eine Lage des Gesichts und somit des Kopfes bezüglich einer Kamera bestimmen, genutzt werden. Entsprechende Algorithmen sind mittlerweile hoch entwickelt und können somit mit vertretbarem Rechenaufwand im erfindungsgemäßen Luftausströmer genutzt werden. Eine solche Verfolgung einer Gesichts- bzw. Kopfposition wird auch als Facetracking bezeichnet.
Der Sensor kann an einem Abschnitt des Luftleitmittels außerhalb des Luftkanals angeordnet sein. Anders ausgedrückt kann der Sensor gemeinsam mit dem Luftleitmittel rotiert bzw. bei einer Anordnung beabstandet von der Leitmittelachse verschwenkt werden. Hierdurch kann unabhängig vom Erfassungsbereich des Sensors durch Rotation des Luftleitmittels ein beliebiger Erfassungsbereich von bis zu 360° erreicht werden. Das Luftleitmittel kann beispielsweise an seinem von der Ausströmöffnung beabstandeten Rand eine Seitenfläche aufweisen, die im Wesentlichen parallel zur Leitmittelachse verläuft, beispielsweise in einem Winkel von weniger als 30° zur Leitmittelachse. Eine solche Seitenfläche ist ein besonders geeigneter Anordnungsort für einen Sensor, da in diesem Fall beispielsweise bei einem vertikalen Ausströmen der Luft aus der Ausströmöffnung der Sensor um eine vertikale Achse verschwenkt werden kann und ausreichend beabstandet von einer den Luftausströmer tragenden Komponente ist, so dass typischerweise ein guter Überblick über den Fahrzeuginnenraum erreicht werden kann.
Werden mehrere Sensoren verwendet, können diese gleichmäßig oder auch in einem bestimmten Segment konzentriert in Umfangsrichtung dieser Seitenfläche des Luftleitmittels angeordnet werden.
Der Luftausströmer kann ein Verschlussmittel aufweisen, das so eingerichtet ist, den Lufteinlass zu verschließen und/oder einen durch den Lufteinlass in den Luftkanal strömenden Luftstrom zu drosseln. Als Verschlussmittel kann beispielsweise eine Drosselklappe, eine Blende oder Ähnliches verwendet werden. Die Nutzung eines solchen Verschlussmittels im Luftausströmer ist insbesondere zweckmäßig, wenn mehrere Luftausströmer durch eine gemeinsame Belüftungseinrichtung, beispielsweise über einen gemeinsamen Lüfter, mit Luft beschickt werden. In diesem Fall kann durch das Verschlussmittel für die einzelnen Luftausströmer separat eingestellt werden, wie viel Luft aus ihnen ausströmen soll. Insbesondere ist es auch möglich, das Verschlussmittel vollständig zu verschließen und den Luftausströmer beispielsweise nur zur gerichteten Abstrahlung von Schall zu nutzen.
Im Sinne einer einfachen Implementierung des Luftausströmers ist es vorteilhaft, wenn die Lage des Luftleitmittels bezüglich des Luftkanals in Ausströmrichtung bzw. in Richtung der Leitmittelachse fest ist. Es ist jedoch auch möglich, dass ein zusätzlicher Aktor genutzt wird, der ein Verfahren des Leitmittels entlang der Leitmittelachse, also in Ausströmrichtung, ermöglicht. Hierzu können an sich bekannte Mittel, wie beispielsweise angetriebene Teleskopstangen, genutzt werden. Eine Verfahrbarkeit des Luftleitmittels in Ausströmrichtung kann dazu dienen, die Ausströmöffnung zu verschließen, wenn sich das Leitmittel senkrecht zur Leitmittelachse ausreichend stark weitet, dass ein ausreichend weites Bewegen des Leitmittels in Richtung der Ausströmöffnung diese verschließt. Hierdurch kann unter Umständen auf die Nutzung eines Verschlussmittels verzichtet werden, da ein Luftstrom aus dem Luftausströmer auch hierdurch blockiert werden kann. Nachteilig gegenüber der Nutzung eines Verschlussmittels ist jedoch, dass in diesem Fall bei verschlossenem Luftausströmer auch keine befriedigende Klangwiedergabe über den Luftausströmer möglich ist.
Eine Verstellbarkeit des Luftleitmittels entlang der Leitmittelachse kann dennoch gewünscht sein, beispielsweise um eine attraktive Inszenierung des Cockpits des Kraftfahrzeugs bei einem Starten des Motors bzw. einem Betätigen der Zündung oder ähnlichen Vorgängen zu ermöglichen. Beispielsweise kann das Luftleitmittel in diesen Fällen aus der Ausströmöffnung ausfahren bzw. diese freigeben.
Der Lufteinlass kann durch eine Öffnung einer Seitenwand des Luftkanals gebildet werden, wobei sich die Seitenwand in die Ausströmrichtung erstreckt, wobei das Verschlussmittel durch eine Klappe gebildet ist, die zwischen einer Schließstellung, in der sie sich in die Ausströmrichtung erstreckt, und einer Offenstellung, in der sie sich gewinkelt, insbesondere in einem Winkel zwischen 30° und 60°, zu der Ausströmrichtung erstreckt, verschwenkbar ist, wobei eine dem Lufteinlass zugewandte Seite der Klappe in der Offenstellung als weiteres Luftleitmittel wirkt, dass einen durch den Lufteinlass in den Luftkanal eintretenden Luftstrom in Richtung der Ausströmöffnung umlenkt. Beispielsweise kann ein Luftzuführrohr, das zu dem Lufteinlass geführt ist, im Wesentlichen senkrecht zur Ausströmrichtung verlaufen und in einem Bereich zwischen dem Lautsprecher und der Ausströmöffnung in den Luftkanal münden. Die Abstrahlrichtung des Lautsprechers kann hierbei im Wesentlichen parallel zu der Ausströmrichtung sein. Beispielsweise kann der Luftkanal zylinderförmig sein und ein Ende dieses Zylinders kann durch den Lautsprecher und das andere Ende durch die Ausströmöffnung gebildet werden.
In der beschriebenen Anordnung könnte das Einströmen der Luft zu einer relativ starken Luftverwirbelung im Einströmbereich führen, da die über den Lufteinlass einströmende Luft an der dem Lufteinlass gegenüberliegenden Seitenwand zumindest zum Teil in Richtung des Lautsprechers umgelenkt würde. Dies kann einerseits die Geräuschentwicklung des Luftausströmers erhöhen und andererseits eine Klangwiedergabe durch den Lautsprecher beeinträchtigen. Durch die Doppelnutzung der Klappe als Verschlusselement und als Luftleitmittel wird im Wesentlichen ohne zusätzlichen Bauraumverbrauch und technischen Aufwand dieses Problem reduziert oder sogar vollständig eliminiert.
An einer von der Ausströmöffnung abgewandten Seite des Luftleitmittels kann ein Bedienmittel vorgesehen sein, durch das das Verschlussmittel verstellbar ist. Hierbei kann es sich insbesondere um ein elektronisches Bedienmittel handeln, beispielsweise um ein Touchpad oder einen Touchscreen, so dass beispielsweise eine Bedienrichtung eines dort dargestellten Schiebereglers für einen Benutzer von der Ausrichtung des Luftleitmittels unabhängig sein kann. Die Erfassung der Bedieneingaben und die Steuerung des Verschlussmittels kann durch eine Steuereinrichtung des Luftausströmers selbst erfolgen oder durch eine fahrzeugseitige Steuereinrichtung, an die durch den Luftausströmer über eine entsprechende Schnittstelle Bediensignale des Bedienmittels bereitgestellt werden und von der über die oder eine weitere Schnittstelle des Luftausströmers Steuersignale für einen das Verschlussmittel bedienenden Aktor empfangen werden.
Der Luftströmer kann eine Beduftungseinrichtung zur Beduftung der in dem Luftkanal geführten Luft und/oder der über den Lufteinlass zugeführten Luft aufweisen. Beispielsweise kann ein Duftstoffe in Lösung in einem Duftmittelbehälter vorgehalten werden und über eine elektronisch gesteuerte Düse oder Ähnliches in den Luftkanal oder einen mit dem Lufteinlass verbundenen Zuführkanal eingebracht werden. Eine Beduftung der Luft kann insbesondere in Verbindung mit der gleichzeitigen Beschallung des Fahrzeuginsassen ein gesamtheitliches Wohlgefühl des Insassen erzeugen. Bevorzugt werden mehrere Duftmittelbehälter mit verschiedenen Duftstoffen genutzt, so dass situationsgerecht verschiedene Duftstoffe oder verschiedene Mischungen von Duftstoffen dem Luftstrom beigesetzt werden können. Die Steuerung der Beduftungseinrichtung kann durch eine luftausströmerseitige Steuereinrichtung oder auch eine kraftfahrzeugseitige Steuereinrichtung außerhalb des Luftausströmers selbst erfolgen. Wie später noch genauer erläutert werden wird, kann die Beduftung insbesondere in Abhängigkeit von Musik oder anderen Medieninhalten, die über den Lautsprecher wiedergegeben werden, erfolgen.
Neben dem Luftausströmer betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Belüftungseinrichtung zur Belüftung des Innenraums des Kraftfahrzeugs und einer Audioquelle zur Bereitstellung von Audiosignalen, wobei die Belüftungseinrichtung wenigstens einen erfindungsgemäßen Luftausströmer umfasst, wobei die Audioquelle dazu eingerichtet ist, ein Audiosignal zur Ansteuerung des Lautsprechers des Luftausströmers bereitzustellen.
Das Audiosignal kann ein Analogsignal sein, das unmittelbar oder beispielsweise nach einer Verstärkung und/oder Frequenzfilterung dem Luftausströmer bzw. dem Lautsprecher zugeführt wird. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, das Audiosignal zunächst als Digitalsignal bereitzustellen, dass beispielsweise erst im Luftausströmer selbst in ein Analogsignal umgesetzt wird.
Die Belüftungseinrichtung kann die dem Fahrzeuginnenraum zugeführte Luft aus der Fahrzeugumgebung und/oder dem Fahrzeuginnenraum, vorzugsweise wählbar bzw. in wählbarem Mischungsverhältnis, ansaugen. Die Belüftungseinrichtung kann zusätzlich Mittel zum Beheizen und/oder Trocknen von Luft bzw. allgemein zur Klimatisierung von Luft, als z.B. auch zum Kühlen von Luft, umfassen.
Das jeweilige Luftleitmittel kann um die jeweilige Leitmittelachse drehbar gelagert sein, wobei der jeweilige Luftausströmer einen jeweiligen Aktor zur Rotation des Luftleitmittels um die jeweilige Leitmittelachse aufweist, wobei das Kraftfahrzeug, insbesondere der jeweilige Luftausströmer, wenigstens einen Sensor zur Erfassung von den Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs betreffenden Sensordaten umfasst, wobei eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Steuereinrichtung des jeweiligen Luftausströmers, dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Sensordaten eine Kopfinformation zu ermitteln, die die Position und/oder die Ausrichtung eines Kopfes eines Fahrzeuginsassen betrifft, und den jeweiligen Aktor des jeweiligen Luftausströmers in Abhängigkeit der Kopfinformation anzusteuern. Hierdurch wird, wie bereits obig erläutert, eine gezielte Ausrichtung des Luftleitmittels, insbesondere der Vorzugsrichtung, in Richtung eines Insassen ermöglicht. Hierzu kann insbesondere eine Gesichtserkennung bzw. ein Facetracking verwendet werden. Wie obig erläutert können sowohl der Sensor als auch die Steuereinrichtung Teil des Luftausströmers sein. Es ist jedoch auch möglich, dass eine dieser Komponenten oder beide Komponenten außerhalb des Luftausströmers angeordnet sind, beispielsweise um einen Sensor und/oder eine Steuereinrichtung durch mehrere im Kraftfahrzeug angeordnete Luftausströmer zu nutzen.
Das Kraftfahrzeug kann eine Beduftungseinrichtung zur Beduftung der in dem Luftkanal wenigstens eines der Luftausströmer geführten Luft und/oder der über den Lufteinlass wenigstens eines der Luftausströmer zugeführten Luft aufweisen, wobei die oder eine Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs, insbesondere des jeweiligen Luftausströmers, die Beduftungseinrichtung in Abhängigkeit einer Audiosignalinformation ansteuert, die in Abhängigkeit des Audiosignals ermittelt wird oder von der Audioquelle in Verbindung mit dem Audiosignal bereitgestellt wird. Bei der Audioinformation kann es sich beispielsweise um Metadaten bezüglich des Audiosignals, also insbesondere bezüglich eines gespielten Musikstücks handeln. Diese können beispielsweise beschreiben, welchem Genre ein gespieltes Musikstück angehört, so dass je nach Genre, insbesondere zusätzlich in Abhängigkeit einer Benutzervoreinstellung, eine Beduftung mit einem bestimmten Duftmittel oder einer bestimmten Duftmittelmischung erfolgen kann. Beispielsweise kann bei dem Musikgenre Romantik eine Beduftung durch Rosenduft erfolgen oder Ähnliches. Entsprechende Metadaten können beispielsweise bei der Nutzung von fahrzeuginternen oder -externen Musikdatenbanken, der Nutzung von Streamingdiensten und zum Teil auch bei Radioprogrammen bereitstehen.
Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, dass die Audioquelle also beispielsweise ein Multimediasystem des Kraftfahrzeugs, oder eine weitere Einrichtung, beispielsweise die Steuereinrichtung des Luftausströmers, die Audiodaten selbst auswertet und in Abhängigkeit eines Auswertungsergebnisses dieser Auswertung die Beduftung steuert. Beispielsweise kann eine Beduftung in Abhängigkeit der ermittelten Lautstärke und/oder Dynamik und/oder Geschwindigkeit bzw. BPM-Zahl eines gespielten Musikstücks und/oder einer ermittelten Frequenzzusammensetzung erfolgen. Bezüglich einer Frequenzzusammensetzung kann beispielsweise die relative Häufigkeit von Dur- und Mol-Akkorden ausgewertet werden und Ähnliches.
Die verschiedenen beschriebenen Ausgestaltungen des Luftausströmers bzw. des Kraftfahrzeugs bieten zahlreiche Vorteile. Zum einen wird ein Bauraum gemeinsam durch zumindest zwei Komponenten, nämlich durch eine Belüftungseinrichtung und ein Audiosystem, insbesondere durch drei Komponenten, nämlich zusätzlich eine Beduftungseinrichtung, genutzt. Hierdurch sind weniger Einzelteile erforderlich und es verbleibt mehr Bauraum für andere Komponenten. Durch das beschriebene automatische Ausrichten des Luftstroms des Schalls sind keine manuellen Einstelltätigkeiten des Insassen mehr erforderlich. Zudem kann, wie obig erläutert, die Lautstärke allgemein durch die beschriebene Ausrichtung reduziert werden. Die Schallausgabe der Lautsprecher und der Luftstrom können bei Bedarf frei und unabhängig voneinander geregelt werden.
Der Luftausströmer bzw. ein jeweiliger Luftausströmer kann beispielsweise an der Oberseite der Instrumententafel, an der Mittelkonsole im Frontbereich, am Dachhimmel usw. angeordnet sein. Das Luftleitmittel kann insbesondere um 360° rotierbar sein, um eine freie Ausrichtung des Luftstroms und der Klangausbreitung zu ermöglichen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie den zugehörigen Zeichnungen. Hierbei zeigen schematisch:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Luftausströmers,
2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
3 ein Ausführungsbeispiel zur Ausrichtung mehrerer Luftausströmer auf einen Fahrzeuginsassen, und
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Luftausströmers.

1 zeigt schematisch einen Luftausströmer 1 für ein Kraftfahrzeug. Ein Luftkanal 2 des Luftausströmers, der an einer Ausströmöffnung 37 zum Zuführen der Luft in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs endet, ist im Beispiel rohrförmig ausgebildet, wobei an der der Ausströmöffnung 37 gegenüberliegenden Seite des Luftkanals 2 ein Lautsprecher 5 angeordnet ist, dessen Membran 4 einen Teil der Seitenwand des Luftkanals 2 bildet. Ein Luftzuführrohr 3 ist zu einem Lufteinlass 41 des Luftkanals 2 in einer Seitenwand des Luftkanals 2 geführt. Diese Anordnung führt zunächst dazu, dass sowohl von dem Lautsprecher 5 abgestrahlte Schallwellen 9 als auch ein über den Lufteinlass 41 zugeführter Luftstrom 10 in eine Ausströmrichtung 9 gerichtet aus dem Luftkanal 2 austreten.
Soll nun in dem in 2 gezeigten Kraftfahrzeug 11 ein solcher Luftausströmer so angeordnet werden, dass ein Fahrzeuginsasse 16 angeströmt wird, müsste ohne weitere Maßnahme die Ausströmöffnung 37 zu dem Insassen 16 hin ausgerichtet sein. Um einerseits eine bessere Ausnutzung des im Kraftfahrzeugs 11 vorhandenen Bauraums zu ermöglichen und andererseits eine Verbesserung der Ausrichtung des Schalls bzw. des Luftstroms zu ermöglichen werden im Kraftfahrzeug 11 der Luftausströmer 1 und die entsprechend aufgebauten Luftausströmer 12, 13, 14 so ausgerichtet, dass die Ausströmrichtung 39 zunächst vertikal ist. In 2 sind die Luftausströmer 1, 12 hierbei an der Oberseite des Armaturenbretts angeordnet und die Luftausströmer 13, 14 am Dachhimmel.
Zur Umlenkung des Luftstroms weist der jeweilige Luftausströmer 1, 12, 13, 14 ein Luftleitmittel 6 auf, dass sich in dem Luftkanal 2 innerhalb eines Ausströmabschnitts 35 entlang einer Leitmittelachse 38 parallel zur Ausströmrichtung 39 bzw. zur Erstreckung des Luftkanals 2 erstreckt. Außerhalb des Luftkanals 2 weitet sich das Luftleitmittel 6 senkrecht zur Leitmittelachse 38, also bezogen auf die Leitmittelachse 38 in Radialrichtung. Hierdurch bildet es eine Anströmfläche für den Luftstrom 10 bzw. die Schallwellen 9 und lenkt diese gewinkelt, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zur Ausströmrichtung 39 ab, also im Falle des Kraftfahrzeugs 11 in 2 ungefähr in die Horizontalebene.
Das Luftleitelement 6 weist abgesehen von einer Ausnehmung 7, die beispielsweise in einer Schnittebene senkrecht zur Leitmittelebene 38 kreisförmig, parabelförmig oder dreieckig sein kann, in einem Abschnitt 36 eine Kegelstumpfform auf bzw. ist allgemein rotationssymmetrisch. Somit wird Luft bzw. werden Schallwellen, die außerhalb des Bereichs der Ausnehmung 7 auf das Luftleitmittel 6 auftretenden im Wesentlichen gleichmäßig in Umfangsrichtung des Luftleitmittels 6 abgelenkt. Durch die Ausnehmung 7 werden in diesem Bereich auftretende Schallwellen 2 bzw. Luftströme 10 gerichtet und gebündelt und somit in eine Vorzugsrichtung 8 bzw. einen Vorzugsraumwinkel abgestrahlt, womit zumindest ein Teil der aus der Ausströmöffnung 37 austretenden Luft und Schallwellen gerichtet in den Fahrzeuginnenraum, insbesondere zum Insassen 16 gerichtet, abgestrahlt werden kann.
Zur Ausrichtung der Vorzugsrichtung 8 bzw. des Luftleitmittels 6 kann dieses durch einen Aktor 19 um die Leitmittelachse 38 rotiert werden. Die Ansteuerung des Aktors 19 kann durch die Steuereinrichtung 20 des Kraftfahrzeugs 11 erfolgen oder, wie später noch erläutert wird, durch eine luftausströmerseitige Steuereinrichtung. Hierzu werden zunächst durch an dem Luftleitmittel 6 angeordneten Sensoren 18, beispielsweise Kameras, Ultraschallsensoren oder Ähnliches, und/oder über kraftfahrzeugseitige Sensoren den Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeugs 11 betreffende Sensordaten erfasst. Anhand dieser Sensordaten kann eine Gesichtserkennung bzw. ein Facetracking für den Insassen 16 erfolgen, um eine die Position und/oder die Ausrichtung des Kopfes betreffende Kopfinformation zu ermitteln und in Abhängigkeit hiervon den Aktor 19 anzusteuern, um das jeweilige Luftleitmittel 1, 12, 13, 14 geeignet auszurichten.
Ein Beispiel für die Ausrichtung der Luftleitmittel 6, 6` mehrerer Luftausströmer, beispielsweise der Luftausströmer 1, 12 in 1, auf einen Fahrzeuginsassen 16 ist in 3 dargestellt. Hierbei werden, wie durch die Pfeile 17, 17' dargestellt ist, die Luftleitmittel 6, 6` und somit die Ausnehmungen 7, 7' derart ausgerichtet, dass die jeweilige Vorzugsrichtung 8, 8' auf den Insassen 16, insbesondere auf dessen Ohren, ausgerichtet ist. Dies kann durch die obig erläuterte Gesichtserkennung bzw. das Facetracking über die Sensoren 18 und die Steuereinrichtung 20 und die entsprechende Ansteuerung der jeweiligen Aktoren 19 erfolgen.
Wie in 1 dargestellt ist, kann der Luftausströmer 1 bzw. allgemein das Kraftfahrzeug 11 eine Beduftungseinrichtung 40 zur Beduftung der Luft im Luftkanal 2 bzw. der diesem zugeführten Luft umfassen. Die Beduftungseinrichtung 40 kann mehrere Duftmittelbehälter 23, 24, 25 umfassen, die in Abhängigkeit einer Ansteuerung, beispielsweise durch die Steuereinrichtungen 20 oder durch einen luftausströmerseitige Steuereinrichtung, Duftmittel 26 in den Luftstrom einbringen können.
Audiosignale für den Lautsprecher 5 werden beispielsweise durch eine kraftfahrzeugseitige Audioquelle 27 bereitgestellt, die beispielsweise ein Multimediasystem sein kann. Hierbei ist es insbesondere möglich, dass zusätzlich zu den Audiosignalen eine Audiosignalinformation, insbesondere Metadaten, also beispielsweise ein Musikgenre eines gespielten Musikstücks, bereitgestellt werden. In diesem Fall kann die Beduftung in Abhängigkeit dieser Audiosignalinformation erfolgen. Alternativ könnte eine entsprechende Audiosignalinformation aus dem Audiosignal selbst ermittelt werden, beispielsweise durch eine Dynamikanalyse.
Sind mehrere Luftausströmer 1, 12, 13, 14 Teil einer gemeinsamen Belüftungseinrichtung 21 des Kraftfahrzeugs 11, die z.B. alle Luftausströmer 1, 12, 13, 14 durch einen gemeinsamen Lüfter beschickt, kann es gewünscht sein, den Luftstrom für die einzelnen Luftausströmer 1, 12, 13, 14 separat voneinander zu regeln. Hierzu kann im Luftstrom ein in 1 nur schematisch dargestelltes Verschlussmittel 22, beispielsweise eine Drosselklappe oder eine Blende, vorgesehen sein. Diese kann insbesondere über ein an den Luftausströmer 1 angeordnetes Bedienmittel 27 gesteuert werden. Vorzugsweise erfolgt die Steuerung elektronisch, beispielsweise wenn als Bedienmittel 27 ein Touchpad oder ein Touchscreen verwendet wird.
In einigen Fällen kann es gewünscht sein, dass das Luftleitmittel durch einen zusätzlichen Aktor 33 in Richtung des Luftkanals 2 verstellbar, also einziehbar, ist. Hierdurch kann insbesondere der Luftkanal 2 durch das Luftleitmittel 6 in einer eingezogenen Stellung verschlossen werden. Dies kann beispielsweise genutzt werden, um ein Betätigen der Zündung oder einen anderen Startvorgang des Kraftfahrzeugs zu inszenieren, indem zu diesem Zeitpunkt die Luftleitmittel 6 aus den Luftausströmern 1, 12, 13, 14 ausgefahren werden. In anderen Ausgestaltungen kann auf den weiteren Aktor 33 jedoch auch verzichtet werden.
4 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Luftausströmers 1, wobei im Folgenden primär die Unterschiede zu dem in 1 gezeigten Luftausströmer erläutert werden und die weiteren zu 1 erläuterten Merkmale entsprechend auch für den Luftausströmer gemäß 4 gelten. Die beschriebenen Variationsmöglichkeiten können auch einzeln auf den mit Bezug zu 1 erläuterten Luftausströmer übertragen werden. Der Luftausströmer 1 ist zum Teil in einem Armaturenbrett 15 bzw. in einem Dachhimmel 28 aufgenommen.
Die in 1 gezeigte Einströmgeometrie am Lufteinlass 41 kann dazu führen, dass an der Seitenwand des Luftkanals 2 ein Teil der einströmenden Luft in Richtung des Lautsprechers 5 umgelenkt wird, was zu Verwirbelungen im Luftkanal 2 führen kann. Dies wird in dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch zumindest weitgehend vermieden, dass als Verschlussmittel 22 eine Klappe 31 verwendet wird, die, wie durch den Pfeil 30 dargestellt ist, zwischen der gezeigten Offenstellung und einer Schließstellung, in der sie sich parallel zur Seitenwand erstreckt und den Lufteinlass 41 verschließt, verschwenkt werden kann. Zur Verschwenkung kann beispielsweise ein Aktor 29 genutzt werden. In der Offenstellung bzw. in Zwischenstellungen wirkt die Klappe 31 als zusätzliches Luftleitmittel, das die über den Lufteinlass 41 einströmende Luft in Richtung der Ausströmöffnung 37 umlenkt.
Die in 1 gezeigte Ausgestaltung, bei der die Membran 4 des Lautsprechers 5 unmittelbar den Luftkanal 2 begrenzt, ermöglicht zwar eine gute Schallübertragung, kann jedoch zu Verwirbelungen der Luft im Bereich des Lautsprechers führen und erschwert es, den Lautsprecher 5 vor Beschädigungen zu schützen. Daher wird in dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel eine indirekte Beschallung genutzt, bei der die Membran 4 des Lautsprechers 5 zunächst an ein Zwischenvolumen 42 ankoppelt, dass durch eine weitere Membran 32 von dem Luftkanal 2 getrennt ist. Durch die weitere Membran 32 werden Druckschwankungen im Zwischenvolumen 42 und somit auch Schall im Wesentlichen unverändert auf den Luftkanal 2 übertragen, wobei zugleich ein Schutz des Lautsprechers 5 und eine definierte Oberfläche des Luftkanals 2 resultiert.
Abweichend von dem in 1 gezeigten Beispiel weist der Luftausströmer 1 nur einen einzigen Sensor 18 auf. Dies kann ausreichend sein, da das Luftleitmittel 6 und somit auch der Sensor 18 um die Leitmittelachse 38 verdrehbar bzw. verschwenkbar ist, womit auch mit einem einzigen Sensor 18 ein ausreichend großer Bereich des Fahrzeuginnenraums abgebildet werden kann. Die Nutzung mehrerer Sensoren kann vorteilhaft sein, um eine schnellere erste Ausrichtung zu erreichen. Ist der Insasse 16 bzw. sein Gesicht bzw. Kopf einmal aufgefunden, kann er kontinuierlich nachverfolgt werden, so dass auch bei Nutzung nur eines Sensors 18 zumindest eine ähnliche gute Nachverfolgungsqualität erreicht wird.
In den bisherigen Erläuterungen wurde davon ausgegangen, dass die verschiedenen Komponenten des Luftausströmers 1 durch eine fahrzeugseitige Steuereinrichtung 20 gesteuert werden. Es kann jedoch vorteilhaft sein, zumindest Teile oder alle der erläuterten Steueraufgabe bzw. auch die Auswertung der Sensordaten und Ähnliches durch eine Steuereinrichtung 34 durchzuführen, die in den Luftausströmer 1 selbst integriert ist. Im Beispiel ist sie in dem Luftleitmittel 6 angeordnet, es wäre jedoch auch möglich, sie in oder an einer der feststehenden Komponenten des Luftausströmers 1 anzuordnen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010056398 A1 [0002]

Claims

Luftausströmer für ein Kraftfahrzeug (11) mit einem Luftkanal (2) und einem Lautsprecher (5) zur Einkopplung von Schallwellen (9) in den Luftkanal (2), wobei der Luftkanal (2) einen Lufteinlass (41), über den Luft durch eine Belüftungseinrichtung (21) des Kraftfahrzeugs (11) zuführbar ist, und eine Ausströmöffnung (37) zum Zuführen der Luft in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs (11) aufweist, wobei sich der Luftkanal (2) zumindest in einem an die Ausströmöffnung (37) angrenzenden Ausströmabschnitt (35) in eine Ausströmrichtung (39) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftausströmer (1, 12 - 14) ein Luftleitmittel (6) aufweist, dass sich innerhalb des Luftkanals (2) in dem Ausströmabschnitt (35) entlang einer Leitmittelachse (38) erstreckt, die parallel zu der Ausströmrichtung (39) verläuft, und der sich außerhalb des Luftkanals (2) senkrecht zur Leitmittelachse (38) weitet.
Luftausströmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein außerhalb des Luftkanals (2) angeordneter Abschnitt (36) des Luftleitmittels (6), abgesehen von einer Ausnehmung (7) zur Umlenkung der aus der Ausströmöffnung (37) austreten, im Bereich der Ausnehmung (7) auf das Luftleitmittel (6) treffenden Luft und/oder Schallwellen (9) in eine Vorzugsrichtung (8), rotationssymmetrisch ist und insbesondere eine Kegelstupfform aufweist.
Luftausströmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das das Luftleitmittel (6) um die Leitmittelachse (38) drehbar gelagert ist, wobei der Luftausströmer (1, 12 - 14) einen Aktor (19) zur Rotation des Luftleitmittels (6) um die Leitmittelachse (38) aufweist.
Luftausströmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftausströmer (1, 12 - 14) wenigstens einen Sensor (18) zur Erfassung von den Fahrzeuginneraum des Kraftfahrzeugs (1) betreffenden Sensordaten umfasst, wobei eine Steuereinrichtung (34) des Luftausströmers (1, 12 - 14) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Sensordaten eine Kopfinformation zu ermitteln, die die Position und/oder die Ausrichtung eines Kopfes eines Fahrzeuginsassens (16) betrifft, und den Aktor (19) in Abhängigkeit der Kopfinformation anzusteuern.
Luftausströmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (18) an einem Abschnitt des Luftleitmittels (6) außerhalb des Luftkanals (2) angeordnet ist.
Luftausströmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Verschlussmittel (22) aufweist, dass dazu eingerichtet ist, den Lufteinlass (41) zu verschließen und/oder einen durch den Lufteinlass (41) in den Luftkanal (2) strömenden Luftstrom zu drosseln.
Luftausströmer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass (41) durch eine Öffnung einer Seitenwand des Luftkanals (2) gebildet wird, wobei sich die Seitenwand in die Ausströmrichtung (39) erstreckt, wobei das Verschlussmittel (22) durch eine Klappe (31) gebildet ist, die zwischen einer Schließstellung, in der sie sich in die Ausströmrichtung (29) erstreckt, und einer Offenstellung, in der sie sich gewinkelt, insbesondere in einem Winkel zwischen 30° und 60 °, zu der Ausströmrichtung (29) erstreckt, verschwenkbar ist, wobei eine dem Lufteinlass (41) zugewandte Seite der Klappe (31) in der Offenstellung als weiteres Luftleitmittel wirkt, dass einen durch den Lufteinlass (41) in den Luftkanal (2) eintretenden Luftstrom in Richtung der Ausströmöffnung (37) umlenkt.
Luftausströmer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einer von der Ausströmöffnung (37) abgewandten Seite des Luftleitmittels (6) ein Bedienmittel (27) vorgesehen ist, durch das das Verschlussmittel (22) verstellbar ist.
Luftausströmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Beduftungseinrichtung (40) zur Beduftung der in dem Luftkanal (2) geführten Luft und/oder der über den Lufteinlass (41) zugeführten Luft aufweist.
Kraftfahrzeug mit einer Belüftungseinrichtung (21) zur Belüftung des Innenraums des Kraftfahrzeugs (11) und einer Audioquelle (27) zur Bereitstellung von Audiosignalen, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungseinrichtung (21) wenigstens einen Luftausströmer (1, 12 - 14) nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst, wobei die Audioquelle (27) dazu eingerichtet ist, ein Audiosignal zur Ansteuerung des Lautsprechers (5) des Luftausströmers (1, 12 - 14) bereitzustellen.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Luftleitmittel (6) um die jeweilige Leitmittelachse (38) drehbar gelagert ist, wobei der jeweilige Luftausströmer (1, 12 - 14) einen jeweiligen Aktor (19) zur Rotation des Luftleitmittels (6) um die jeweilige Leitmittelachse (38) aufweist, wobei das Kraftfahrzeug (11), insbesondere der jeweilige Luftausströmer (1, 12 - 14), wenigstens einen Sensor (18) zur Erfassung von den Fahrzeuginneraum des Kraftfahrzeugs (11) betreffenden Sensordaten umfasst, wobei eine Steuereinrichtung (20, 34) des Kraftfahrzeugs (11), insbesondere eine Steuereinrichtung (34) des jeweiligen Luftausströmers (1, 12 - 14), dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Sensordaten eine Kopfinformation zu ermitteln, die die Position und/oder die Ausrichtung eines Kopfes eines Fahrzeuginsassens (16) betrifft, und den jeweiligen Aktor (19) des jeweiligen Luftausströmers (1, 12 - 14) in Abhängigkeit der Kopfinformation anzusteuern.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (11) eine Beduftungseinrichtung (40) zur Beduftung der in dem Luftkanal (2) wenigstens eines der Luftausströmer (1, 12 - 14) geführten Luft und/oder der über den Lufteinlass (41) wenigstens eines der Luftausströmer (1, 12 - 14) zugeführten Luft aufweist, wobei die oder eine Steuereinrichtung (20, 34) des Kraftfahrzeugs (11), insbesondere des jeweiligen Luftausströmers (1, 12 - 14), die Beduftungseinrichtung (40) in Abhängigkeit einer Audiosignalinformation ansteuert, die in Abhängigkeit des Audiosignals ermittelt wird oder von der Audioquelle (27) in Verbindung mit dem Audiosignal bereitgestellt wird.