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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren, zur Geräuschunterdrückung für ein Kraftfahrzeug.
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In modernen Kraftfahrzeugen kommen zunehmend Fahrerassistenzsysteme zum Einsatz. Dazu zählen beispielsweise Head-up-Displays, Einparkhilfen, Navigationssysteme, und auch aktive Geräuschunterdrückungssysteme, um die Lautstärke von Umgebungsgeräuschen in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs möglichst gering zu halten. Diese Assistenzsysteme sollen insbesondere den Fahrer entlasten, so dass dieser sich auf das Führen des Kraftfahrzeugs und den Verkehr konzentrieren kann. Darüber hinaus kann eine Reduzierung der Umgebungsgeräusche auch für weitere Insassen in Kraftfahrzeugen vorteilhaft sein. Beispielsweise beim Konsumieren von medialen Inhalten, wie Musik oder Filme. Zu den Umgebungsgeräuschen zählen insbesondere Fahrgeräusche, die durch einen Motor des Kraftfahrzeugs und auch durch Rollgeräusche von Reifen auf einer Fahrbahn hervorgerufen werden können. Diese Umgebungsgeräusche können mit zunehmender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eine zunehmende Lautstärke aufweisen, die auch im Innenraum des Kraftfahrzeugs zunimmt. Um dem entgegenzuwirken können Geräuschunterdrückungssysteme für Kraftfahrzeuge vorgesehen sein. Diese Geräuschunterdrückungssysteme können aufwändig und teuer sein, da eine Vielzahl von Beschleunigungssensoren zum Einsatz kommen können, um Schwingungssignale zu erfassen, die im Weiteren ausgewertet werden müssen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein einfacheres Geräuschunterdrückungssystem für Kraftfahrzeuge vorzuschlagen.
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Eine Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Geräuschunterdrückung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: (i) Eine Anzahl von Beschleunigungssensoren zur Erfassung von Schwingungen, die durch auf einer Straßenoberfläche bewegbare Räder des Kraftfahrzeugs generiert werden können, und durch die ein Geräusch in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs erzeugt werden kann; (ii) eine Auswerteeinrichtung, die konfiguriert ist, aus den erfassten Schwingungen, akustische Signale zu ermitteln, die geeignet sind, bei ihrer Ausgabe im Innenraum des Kraftfahrzeugs das Geräusch wenigstens teilweise auszulöschen; (iii) wobei die Anzahl der Beschleunigungssensoren kleiner oder gleich einer Gesamtanzahl von Fahrzeugachsen des Kraftfahrzeugs ist.
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Die hierein gegebenenfalls verwendeten Begriffe „umfasst“, „beinhaltet“, „schließt ein“, „weist auf“, „hat“, „mit“, oder jede andere Variante davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken. So ist beispielsweise ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst oder aufweist, nicht notwendigerweise auf diese Elemente beschränkt, sondern kann andere Elemente einschließen, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder die einem solchen Verfahren oder einer solchen Vorrichtung inhärent sind.
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Ferner bezieht sich „oder“, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, auf ein inklusives oder und nicht auf ein exklusives „oder“. Zum Beispiel wird eine Bedingung A oder B durch eine der folgenden Bedingungen erfüllt: A ist wahr (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden) und B ist wahr (oder vorhanden), und sowohl A als auch B sind wahr (oder vorhanden).
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Die Begriffe „ein“ oder „eine“, wie sie hier verwendet werden, sind im Sinne von „ein/eine oder mehrere“ definiert. Die Begriffe „ein anderer“ und „ein weiterer“ sowie jede andere Variante davon sind im Sinne von „zumindest ein Weiterer“ zu verstehen.
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Der Begriff „Mehrzahl“, wie er hier verwendet wird, ist im Sinne von „zwei oder mehr“ zu verstehen.
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Unter dem Begriff „konfiguriert“ oder „eingerichtet“ eine bestimmte Funktion zu erfüllen, (und jeweiligen Abwandlungen davon) ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass die entsprechende Vorrichtung bereits in einer Ausgestaltung oder Einstellung vorliegt, in der sie die Funktion ausführen kann oder sie zumindest so einstellbar - d.h. konfigurierbar - ist, dass sie nach entsprechender Einstellung die Funktion ausführen kann. Die Konfiguration kann dabei beispielsweise über eine entsprechende Einstellung von Parametern eines Prozessablaufs oder von Schaltern oder ähnlichem zur Aktivierung bzw. Deaktivierung von Funktionalitäten bzw. Einstellungen erfolgen. Insbesondere kann die Vorrichtung mehrere vorbestimmte Konfigurationen oder Betriebsmodi aufweisen, so dass das Konfigurieren mittels einer Auswahl einer dieser Konfigurationen bzw. Betriebsmodi erfolgen kann.
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Durch die Vorrichtung nach dem ersten Aspekt kann erreicht werden, dass ein geringerer Rechenaufwand für eine Auswertung der Beschleunigungssignale erforderlich ist, da eine Beschränkung der Anzahl der Beschleunigungssensoren auf einen Beschleunigungssensor für jede Fahrzeugachse vorgesehen ist. Hierdurch wird auch eine entsprechende Kosteneinsparung gegenüber einer Vorrichtung bei der beispielsweise zwei Beschleunigungssensoren je Fahrzeugachse vorgesehen sind. Ebenso können entsprechend notwendige Mittel, die zur Übertragung der erfassten Schwingungen notwendig sind, eingespart werden. Insgesamt kann durch die vorliegende Erfindung ein einfacheres Geräuschunterdrückungssystem für Kraftfahrzeuge ermöglicht werden.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird oder technisch unmöglich ist, beliebig miteinander sowie mit den weiteren beschriebenen anderen Aspekten der Erfindung kombiniert werden können.
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Bei einigen Ausführungsformen weisen die Beschleunigungssensoren einen ersten Beschleunigungssensor und einen zweiten Beschleunigungssensor auf, wobei der erste Beschleunigungssensor an einem ersten Bereich einer Karosserie des Kraftfahrzeugs mechanisch gekoppelt ist, der mit einem ersten Fahrwerk eines ersten Rads der bewegbaren Räder mechanisch gekoppelt ist, insbesondere in einer Umgebung einer Lagerung des ersten Fahrwerks, und der zweite Beschleunigungssensor an einem zweiten Bereich der Karosserie des Kraftfahrzeugs mechanisch gekoppelt ist, der mit einem zweiten Fahrwerk eines zweiten Rads der bewegbaren Räder mechanisch gekoppelt ist, insbesondere in einer Umgebung einer Lagerung des zweiten Fahrwerks, wobei das erste Rad an einer zum zweiten Rad unterschiedlichen Fahrzeugachse und unterschiedlichen Fahrzeugseite angeordnet ist. Dadurch kann erreicht werden, dass Schwingungen von unterschiedlichen Seiten des Kraftfahrzeugs, sowie unterschiedlichen Fahrzeugachsen gemessen bzw. erfasst werden können. Dies ist vorteilhaft, da, obgleich höchstens ein Beschleunigungssensor für jede Fahrzeugachse vorgesehen ist, durch diese Anordnung Schwingungen von beiden Seiten des Kraftfahrzeugs erfasst werden können, die zu Geräuschen im Innenraum des Kraftfahrzeugs führen können, und damit bei der Geräuschunterdrückung berücksichtigt werden können. Durch die mechanische Kopplung der Beschleunigungssensoren an der Karosserie des Kraftfahrzeugs wird ferner erreicht, dass im Wesentlichen die Schwingungen erfasst werden, die in die Karosserie eingeleitet werden, und hierüber den Innenraum erreichen können.
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Bei einigen Ausführungsformen ist einer von dem ersten Beschleunigungssensor und dem zweiten Beschleunigungssensor in der Auswerteeinrichtung integriert. Dadurch kann ein räumlicher Abstand zwischen dem Beschleunigungssensor und der Auswerteeinrichtung verringert werden, wodurch Signallaufzeiten von dem Beschleunigungssensor zu der Auswerteeinrichtung verringert werden können. Dies kann zu einer verbesserten Auslöschung des Geräuschs führen, da ein Zeitunterschied zwischen dem entstandenen Geräusch und den akustischen Signalen zur wenigstens teilweisen Auslöschung des Geräusches verringert werden kann. Weiterhin kann auf eine Kabelverbindung zwischen dem Beschleunigungssensor und der Auswerteeinrichtung verzichtet werden, ebenso auf ein zusätzliches Gehäuse des Beschleunigungssensors.
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Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Beschleunigungssensor ausgebildet, um in eine erste Richtung zu wirken, und der zweite Beschleunigungssensor ist ausgebildet, in eine zweite Richtung zu wirken, die zur ersten Richtung unterschiedlich ist. Dadurch kann erreicht werden, dass Beschleunigungssensoren achsabhängig eingesetzt werden können. Der erste Beschleunigungssensor kann in eine seitliche Richtung wirken, und kann Lenkbewegungen des Kraftfahrzeugs berücksichtigen, und kann vorteilhaft an einem Fahrwerk an einer Vorderachse angeordnet sein. Wenn der zweite Beschleunigungssensor Höhenbewegungen erfassen kann, könnte dieser vorteilhaft an einem Fahrwerk an einer Hinterachse angeordnet sein.
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Bei einigen Ausführungsformen ist wenigstens einer von dem ersten Beschleunigungssensor und dem zweiten Beschleunigungssensor zweiachsig ausgebildet.
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Dadurch kann der Beschleunigungssensor Schwingungen erfassen, die in zwei verschiedene Richtungen wirken. Dadurch kann ermöglicht werden, dass der Beschleunigungssensor örtlich flexibel angeordnet wird. Zudem kann eine genauere Auswertung der Schwingungen erfolgen, wodurch ein akustisches Signal zur Auslöschung des Geräuschs im Innenraum ermittelt werden kann, das einen größeren Auslöschungsgrad bewirken kann.
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Bei einigen Ausführungsformen ist wenigstens einer von dem ersten Beschleunigungssensor und dem zweiten Beschleunigungssensor dreiachsig ausgebildet. Hierdurch kann eine noch genauere Auswertung der Schwingungen erfolgen, wodurch ein akustisches Signal zur Auslöschung des Geräuschs im Innenraum ermittelt werden kann, das einen noch größeren Auslöschungsgrad bewirken kann.
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Bei einigen Ausführungsformen weist die Vorrichtung einen Druckfedersensor zur Erfassung von Schwingungen auf. Ein Druckfedersensor kann bereits in einem Kraftfahrzeug standardmäßig eingebaut sein, so dass durch eine Nutzung eines solchen Druckfedersensors keine zusätzlichen Kosten entstehen. Darüber hinaus kann ein Druckfedersensor niederfrequente Signale erfassen, wodurch im Rahmen einer Auswertung ein besseres akustisches Signal zur Auslöschung des dritten Geräusches generiert werden kann. Ein niederfrequentes Signal kann eine Frequenz aufweisen, die kleiner als 100Hz ist.
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Bei einigen Ausführungsformen weist die Vorrichtung einen Höhenstandssensor zur Erfassung von Schwingungen. Ein Höhenstandssensor kann bereits in einem Kraftfahrzeug standardmäßig eingebaut sein, so dass durch eine Nutzung eines solchen Höhenstandssensors keine zusätzlichen Kosten entstehen. Darüber hinaus kann ein Höhenstandssensor höherfrequente Signale, insbesondere höherfrequenter als der Druckfedersensor, erfassen, wodurch im Rahmen einer Auswertung ein besseres akustisches Signal zur Auslöschung des vierten Geräusches generiert werden kann.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Vorrichtung nach dem ersten Aspekt.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren zur Geräuschunterdrückung für ein Kraftfahrzeug, mit folgenden Schritten: (i) Bereitstellen einer Anzahl von Beschleunigungssensoren; (ii) Erfassen von Schwingungen durch die Anzahl der Beschleunigungssensoren, wobei die Schwingungen durch sich auf einer Straßenoberfläche bewegende Räder des Kraftfahrzeugs generiert werden, und ein Geräusch in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs erzeugen können; (iii) Ermitteln von akustischen Signalen unter Verwendung der erfassten Schwingungen, wobei die akustischen Signale geeignet sind, bei ihrer Ausgabe im Innenraum des Kraftfahrzeugs das Geräusch wenigstens teilweise auszulöschen, wobei die Anzahl der bereitgestellten Beschleunigungssensoren kleiner oder gleich einer Gesamtanzahl von Fahrzeugachsen des Kraftfahrzeugs ist.
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Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Erfindung erläuterten Merkmale und Vorteile gelten entsprechend auch für die weiteren Aspekte der Erfindung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
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Dabei zeigt
- 1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels in einer Draufsicht;
- 2 eine Radeinheit in einer Seitenansicht; und
- 3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In den Figuren werden durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder einander entsprechenden Elemente der Erfindung verwendet.
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In 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 100 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels in einer Draufsicht gezeigt. Das Kraftfahrzeug 100 weist eine Karosserie 105, eine Vorderachse 130 und eine Hinterachse 140 auf. An der Vorderachse 130 ist auf einer in Fahrtrichtung rechten Seite des Kraftfahrzeugs 100 an einem ersten Rad 180 bzw. an einem Fahrwerk (hier nicht gezeigt) des ersten Rads 180 ein erster Beschleunigungssensor 110 angeordnet. An der Hinterachse 140 ist auf einer in Fahrtrichtung linken Seite des Kraftfahrzeugs 100 an einem zweiten Rad 190 bzw. an einem Fahrwerk 210 des zweiten Rads 190, siehe 2, ein zweiter Beschleunigungssensor 120 angeordnet. Dabei ist das Fahrwerk des ersten Rads 180 und das Fahrwerk 210 des zweiten Rads 190 jeweils mechanisch mit der Karosserie 105 gekoppelt bzw. verbunden. Dabei kann der erste Beschleunigungssensor 110 und/oder der zweite Beschleunigungssensor 120 jeweils in einer Umgebung einer Lagerung (hier nicht gezeigt) des zugehörigen Fahrwerks 210 mit der Karosserie mechanisch gekoppelt sein. Hierdurch kann ermöglicht werden, dass im Wesentlichen die Schwingungen erfasst werden, die an die Karosserie 105 eingeleitet werden, und hierüber den Innenraum 150 erreichen können. An der Hinterachse 140 ist ferner auf der rechten Seite des Kraftfahrzeugs 100 ein drittes Rad 185 und an der Vorderachse 130 an der linken Seite des Kraftfahrzeugs 100 ein viertes Rad 195 angeordnet. Durch diese Anordnung sind der erste Beschleunigungssensor 110 und der zweite Beschleunigungssensor 120 in Fahrtrichtung schräg zueinander versetzt. Dadurch können sowohl Schwingungen, die auf der linken Seite des Kraftfahrzeugs 100 entstehen, als auch Schwingungen, die auf der rechten Seite des Kraftfahrzeugs 100 entstehen erfasst bzw. gemessen werden. Ebenso können Schwingungen, die an der Vorderachse 130 entstehen, sowie Schwingungen, die an der Hinterachse 140 entstehen erfasst werden. Diese Schwingungen bzw. Vibrationen, die im Wesentlichen durch Rollreibung von abrollenden Rädern 180, 185, 190, 195 des Kraftfahrzeugs 100 auf einer Fahrbahn entstehen, erzeugen Geräusche, die in einem Innenraum 150 des Kraftfahrzeugs 100 wahrgenommen werden können. Diese Geräusche können insbesondere bei einer mittleren Geschwindigkeit, einem Bereich von etwa 20 bis 100 km/h, des Kraftfahrzeugs 100 und/oder einer unebenen Fahrbahn eine störende Lautstärke erreichen. Bei höheren Geschwindigkeiten, also über 100 km/h, können durch Rollreibung hervorgerufene Geräusche nach wie vor entstehen. Allerdings können mit zunehmender Geschwindigkeit Windgeräusche zunehmen, welche die Geräusche, die durch Rollreibung entstehen, in ihrer wahrnehmbaren Lautstärke im Innenraum 150 überlagern können.
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Im Kraftfahrzeug 100 ist ferner eine Auswerteeinrichtung 160 angeordnet, mit der durch den ersten Beschleunigungssensor 110 und durch den zweiten Beschleunigungssensor 120 erfasste Schwingungen bzw. Beschleunigungssignale ausgewertet werden können. Dabei werden durch die Auswerteeinrichtung 160, unter Verwendung der erfassten Schwingungen bzw. Beschleunigungssignale, akustische Signale ermittelt, welche als Antischall-Signale zu den Geräuschen wirken können, die durch die Schwingungen entstanden sind. Bei einem Antischall-Signal handelt es sich um ein akustisches Signal, das zu einem anderen akustischen Signal, hier die Geräusche im Innenraum 150, um 180° gegenphasig ausgebildet ist, so dass bei einer Überlagerung der zueinander gegenphasigen Signale, sich die Signale gegenseitig auslöschen. Dadurch können Geräusche, die im Innenraum 150 des Kraftfahrzeugs 100 durch das Abrollen des ersten Rads 180 und des zweiten Rads entstanden sind, durch eine Überlagerung mit dem ermittelten akustischen Signal verringert bzw. ausgelöscht werden.
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Die ermittelten akustischen Signale werden durch die Auswerteeinrichtung 160 an im Innenraum 150 des Kraftfahrzeugs 100 angeordnete Lautsprecher 170 weitergeleitet. Durch die Lautsprecher 170 werden die ermittelten akustischen Signale ausgegeben, wodurch eine wenigstens teilweise Verringerung bzw. Auslöschung der Geräusche erfolgt.
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Ferner ist in 1 eine Radeinheit 200 gezeigt, die das zweite Rad 190 und den zweiten Beschleunigungssensor 120 aufweist. Diese Radeinheit 200 ist in 2 weiter beschrieben.
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In 2 ist schematisch eine Radeinheit 200 in einer Seitenansicht gezeigt. Die Radeinheit 200 weist das zweite Rad 190, ein zugehöriges Fahrwerk 210, sowie einen zweiten Beschleunigungssensor 120 auf. Ebenso ist schematisch ein Querschnitt der Hinterachse 140 gezeigt. Der zweite Beschleunigungssensor 120 ist mechanisch mit dem Fahrwerk 210 gekoppelt bzw. mit ihm verbunden. Das Fahrwerk 210 wiederum ist mechanisch mit der Karosserie 105 gekoppelt bzw. verbunden. Dadurch werden Vibrationen bzw. Schwingungen des Rads 190, die durch ein Abrollen des Rads 190 auf einer Fahrbahn entstehen, über das Fahrwerk 210 und die Karosserie 105 an den zweiten Beschleunigungssensor 120 übertragen. Der zweite Beschleunigungssensor 120 kann diese Schwingungen erfassen.
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In 3 ist ein Flussdiagramm 300 zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Geräuschunterdrückung für ein Kraftfahrzeug gezeigt, mit folgenden Schritten: In einem ersten Schritt 310 des Verfahrens erfolgt Bereitstellen einer Anzahl von Beschleunigungssensoren 110, 120.
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In einem weiteren Schritt 320 des Verfahrens erfolgt ein Erfassen von Schwingungen durch die Anzahl der Beschleunigungssensoren 110, 120, wobei die Schwingungen durch sich auf einer Straßenoberfläche bewegende Räder 180, 190 des Kraftfahrzeugs 100 generiert wurden, und ein Geräusch in einem Innenraum 150 des Kraftfahrzeugs 100 erzeugen können.
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In einem weiteren Schritt 330 des Verfahrens erfolgt ein Ermitteln von akustischen Signalen unter Verwendung der erfassten Schwingungen, wobei die akustischen Signale geeignet sind, bei ihrer Ausgabe im Innenraum des Kraftfahrzeugs das Geräusch wenigstens teilweise auszulöschen, wobei die Anzahl der bereitgestellten Beschleunigungssensoren 110, 120 kleiner oder gleich einer Gesamtanzahl von Fahrzeugachsen 130, 140 des Kraftfahrzeugs 100 ist.
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Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung dem Fachmann eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 100
- Kraftfahrzeug
- 105
- Karosserie
- 110
- Erster Beschleunigungssensor
- 120
- Zweiter Beschleunigungssensor
- 130
- Vorderachse
- 140
- Hinterachse
- 150
- Fahrzeuginnenraum
- 160
- Auswerteeinrichtung
- 170
- Lautsprecher
- 180, 185, 190, 195
- Erstes bis viertes Rad
- 200
- Radeinheit
- 210
- Fahrwerk
- 300
- Flussdiagramm
- 310
- Bereitstellen von Beschleunigungssensoren
- 320
- Erfassen von Schwingungen
- 330
- Ermitteln von akustischen Signalen
