DE3828634A1 - Akustische informations- und warnvorrichtung in einem fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine akustische Infor­ mations- und Warnvorrichtung in einem Fahrzeug.

Bisher war es üblich, den Führer eines Fahrzeugs mittels verschiedener Warnlampen oder Summer beispielsweise auf nicht korrekt angelegte Sicherheitsgurte, eine nicht geschlossene Fahrzeugtüre, eine brennende Beleuchtung, Treibstoff- oder Kühlmittelmangel, etc. hinzuweisen.

Besonders visuell angebotene Information wird vom Fahr­ zeugführer leicht übersehen, so daß die Berücksichtigung einer Warnung bzw. Reaktion auf einen Defektzustand häufig nicht (rechtzeitig) erfolgen kann.

Die DE-OSen 30 37 296 und 30 40 223 offenbaren Infor­ mations- und Warneinrichtungen in einem Fahrzeug, welche akustisch wirken, und zwar über den beispielsweise für einen Rundfunkempfänger ohnehin in Fahrzeug vorgesehenen Lautsprecher. In jenen Einrichtungen ist vorgesehen, daß zusammen mit dem Endverstärker eines Rundfunkempfängers der Ausgangsverstärker z.B. eines Warnsynthesizers oder Alarmgenerators bzw. einer Ansagenauswertung an einen üblichen Fahrzeuglautsprecher als akustische Ausgabenein­ richtung angeschlossen sind. Weiter ist dort offenbart, daß im Zuge zwischen dem Rundfunkempfängerteil und dem auf besagten Lautsprecher wirkenden Ausgangsverstärker (End­ stufe) ein Eingriff von seiten der Informations- oder Warneinrichtung erfolgen kann derart, daß im Falle des Auftretens einer Information bzw. Warnung die Lautstärke der empfangenen und in Wiedergabe befindlichen Rundfunk­ sendung reduziert werden kann. Eine solche Reduktion bezweckt einerseits eine Hervorhebung der momentan aktu­ elleren Information oder Warnung. Andererseits ist eine Reduktion der niederfrequenten Ausgangsleistung des Rundfunk- bzw. Audio-Endverstärkers durch Verringerung seiner Ansteuerung aber auch wünschenswert insofern, als dadurch die durch Parallelschaltung der die Lautsprecher­ schwingspule antreibenden Leistungsverstärker zwangsläufig auftretenden Intermodulationserscheinungen gering gehalten werden können. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß sich der Klangeindruck während des Einspeisens von Nie­ derfrequenzleistung von beiden Endverstärkern in den Lautsprecher nicht merklich verschlechtert; eine solche Intermodulation kann bei Endstufen der in normalen Auto­ radios üblichen Art beträchtlich sein.

Jene Schriften geben keine Lehre, wie eine unerwünschte Wechselwirkung zwischen dem Endverstärker eines Autoradios und der einem Alarmgenerator nachgeschalteten Endstufe prinzipiell vermieden werden könnte. U.a. deshalb erfor­ dern geeignete Autoradios eine besondere Eingriffsmög­ lichkeit zur externen Beeinflussung bzw. Programmierung der Wiedergabelautstärke z.B. einer Rundfunksendung oder abzuspielender Musik-Cassetten. Nachteilig ist also, daß übliche Autoradios, die eine solche besondere Eingriffs­ möglichkeit in ihre Verstärkungszug nicht aufweisen, nicht ohne weiteres verwendbar sind.

Die europäische Patentanmeldung 137 550 beschreibt einen elektrodynamischen Lautsprecher und ein zu seiner An­ steuerung vorgesehenes System, dem ein elektrisches Signal, das in ein akustisches umzuwandeln ist, in digi­ taler Form zugeführt werden kann. Der hierfür vorgesehene Lautsprecher verfügt dazu über eine bestimmte Anzahl individueller Schwingspulen, welche voneinander isoliert auf einem starren, die Membran antreibenden Spulenkörper festgelegt sind und die nach Maßgabe zugeordneter Stellen bzw. Wertigkeiten einzelner Bits eines digitalen Signal­ wortes alternativ mit einem Kurzschluß oder mit einer Stromeinprägung individuell beaufschlagbar sind. Dieses System sieht also vor, die in jedem Augenblick auf die Lautsprechermembran in antreibendem Sinne wirkende Ge­ samtkraft im Luftspalt des Magnetsystems aus mehreren unabhängigen, von verschiedenen Spulen bereitsgestellten Teilkräften so zusammenzusetzen, daß letztlich eine Digital/Analogwandlung bei der Umsetzung des digitalen elektrischen Signals in ein akustisches stattfindet. Jene Einrichtung zielt damit auf eine möglichst lineare und störungsarme Wiedergabe ab, die unter anderem möglich wird dadurch, daß momentan nicht erregte Schwingspulen - und somit auch in dieselben unerwünschterweise einspeisbare Rausch- und Störströme - kurzgeschlossen werden; bei leiser Wiedergabe wird so ein höherer Störabstand als bei herkömmlichen Lautsprechern mit üblichem Antrieb mittels analoger Verstärker möglich. Jene Erfindung zielt also auf die Verbesserung der elektroakustischen Wandlung auf ein Qualitätsniveau ab, das der Reproduktionsgüte digital aufgezeichneter und wiedergebbarer Toninformation ange­ messen sein soll.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur akustischen Information oder Warnung eines Fahrzeugführers zu schaffen, welche nur geringstmög­ liche/n Einbaufläche/raum innerhalb der/des nur begrenzten Auskleidungsfläche/volumens der Fahrgastzelle beanspruchen soll. Auf der anderen Seite soll das erforderlliche elektroakustische Wandlungsmittel aber auch keine zu kleine Membranfläche aufweisen und auch in einem relativ niedrigen Frequenzbereich betreibbar sein, damit bei angenehmen Klang eine hinreichend verwechslungs- und auslöschungsfreie Hörbarkeit auch bei hoher Fahrgeschwin­ digkeit, Windgeräuschen (bei offenem Fenster) etc. gegeben ist. Schließlich soll ein qualitätsmindernder Einfluß einer Fahrzeugzustandsinformation oder Warnung auf die Wiedergabe des Radios im Fahrzeug ausgeschlossen sein.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteil­ hafte Ausbildungen der Vorrichtung sind nach Lehre der Unteransprüche gegeben.

Ein großer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein ohnehin notwendiger Lautsprecher für ein Autoradio als elektroakustischer Wandler genutzt werden kann und somit über den ohnehin zu deckenden Platzbedarf eines solchen Lautsprechers hinaus kein weiterer Einbauraum bzw.. keine weitere Abstrahlfläche für ein elektroakustisches Wand­ lungselement beansprucht wird.

Als weiterer Vorteil erweist sich, daß die guten Ab­ strahleigenschaften eines dafür zweckmäßig placierten Radiolautsprechers uneingeschränkt auch für die Abstrah­ lung einer akustischen Fahrzeuginformation oder Warnung nutzbar sind. Da Radiolautsprecher für Fahrzeuge ohnehin so konzipiert und eingebaut werden, daß sie eine ausgewo­ gen gute Wiedergabe im gesamten Fahrgastraum bewirken, ist auf diese Weise auch eine im Fahrgastraum gut hörbare akustische Fahrzeugzustandsinformation oder Warnung ohne störende Auslöscheffekte vermittelbar.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zusammen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung jedes beliebige Autoradio Verwendung finden kann, so daß z.B. der Käufer eines Fahrzeugs nicht auf ein Gerät mit persönlich bevorzugter Ausstattung verzichten muß, und daß ferner ein Lautsprecher nach Lehre der Erfindung in weitgehend gleicher Form und Größe als bisher üblich mit übrigen Teilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Standardaus­ rüstung in jedem Fahrzeugtyp vorgesehen werden kann.

Als weiterer Vorteil mag gelten, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung prinzipiell erlaubt, verschiedene unter­ schiedliche Informations- oder Warnsysteme zur Ausgabe an ein und dasselbe elektroakustische Wandlungsmittel anzu­ schließen, welches gleichzeitig zur Wiedergabe von Radio­ sendungen dienen kann. Die optimale Abstimmung eines solchen Lautsprechers auf die akustischen Eigenschaften relevanter Fahrgastzellen können sich somit mehrere Informations- oder Warnsysteme gleichermaßen zunutze machen.

Auch bei Verwendung üblicher Autoradios tritt eine merk­ liche, die Rundfunk bzw. Audiowiederrgabe beeinträchti­ gende Rückwirkung einer gleichzeitigen Ansteuerung des Lautsprechers durch eine Fahrzeugzustands- oder Warnin­ formation praktisch nicht auf. Die Notwendigkeit, auf die Verstärkung im Autoradio Einfluß zu nehmen, um eine solche Rückwirkung nicht deutlich erscheinen zu lassen, entfällt somit. Auch deshalb können beliebig auswählbare Audio­ bzw. Radiogeräte mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammenwirken, so daß Freizügigkeit im Hinblick auf die Auswahl solcher Geräte erschlossen wird. Zudem wird Installationsaufwand (z.B. für Verkabelung) am Fahrzeug geringstmöglich gehalten.

Auch vermeidet die erfindungsgemäße Vorrichtung in vor­ teilhafter Weise eine Dämpfung des Audiosignals, wie sie z.B. bei bekannt gewordenen, aus Widerständen aufgebauten Koppelnetzwerken zur Parallelschaltung zweier Audiokanäle an einen Lautsprecher zwangsläufig auftritt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt im wesentlichen einen elektrodynamischen Lautsprecher 1 und wenigstens zwei verschiedene Quellen 6 und 12, zusätzlich ggf. 9 und 15.

Der Lautsprecher 1 besteht in an sich bekannter Weise hauptsächlich aus einer Membran 2, einem Dauermagnetsystem 3, sowie mehreren separaten, axial oder radial räumlich voneinander getrennten bzw. isolierten Schwingspulen 4.1 bis 4.3, welche auf einem gemeinsamen, mit der Membran 2 verbundenen Spulenkörper 5 so festgelegt sind, daß sie sich gleichermaßen im Luftspalt des Magnetsystems 3 befinden. Im einfachsten Falle sind nur zwei Schwingspulen 4.1 und 4.3 vorhanden.

Bei der Quelle 6, welche über Verbindungsleitungen 8 beispielhaft mit der membrannächsten Schwingspule 4.1 verbunden ist, kann es sich um ein übliches Fahrzeug- Audiogerät, etwa ein Autoradio, oder aber um ein Funkgerät handeln. (Sofern die einzelnen Schwingspulen auf einem Spulenkörper axial hintereinander angeordnet sind, kann - je nach Steifigkeit des Spulenkörpers - der Anschluß der membrannächsten Schwingspule 4.1 an ein solches Gerät eine bessere Hochtonwiedergabe für dasselbe bewirken). Das vorerwähnte Gerät ist beispielsweise noch mit einer Antenne 18 verbunden, und kann über einen Bedienpfad 7 gemäß Bedienerwunsch (fern-)steuerbar sein.

Bei der Quelle 12, welche über Verbindungsleitungen 14 mit der Schwingspule 4.3 verbunden ist, handelt es sich um ein System zur Aufbereitung einer Fahrzeugzustands- oder Warninformation, dessen Endstufe wie angedeutet als Stromquelle ausgebildet ist. Über einen Signalpfad 13 (i.d. Regel eine Mehrzahl von Leitungen) holt dieses System die die Information oder Warnung auslösenden Signale vom Fahrzeug ein, beispielsweise von einem Motor­ überwachungssystem, Verkehrsleitsystem, etc.

Durch die ausgangsseitige Ausbildung der Quelle 12 als Stromquelle mit sehr hohem Innenwiderstand wird die Schwingspule 4.3 und die bei Antrieb durch die Schwing­ spule 4.1 in ihr induzierte Quellspannung nicht belastet. Da somit eine durch die Auslenkung der Schwingspule 4.1 bewirkte Auslenkung der Schwingspule 4.3 keinen Stromfluß in letzterer hervorrufen kann, wird die Schwingspule 4.3 bezüglich ihrer freien Beweglichkeit im magnetischen Luftspalt auch nicht bedämpft. Daraus folgt wiederum, daß die Schwingspule 4.1 durch die mitbewegte Schwingspule 4.3 samt Quelle 12 nicht "abgebremst", d.h. nicht bedämpft und somit die Quelle 6 nicht belastet wird. Auf diese Weise wird ein Leistungsverlust bzw. eine Bedämpfung der End­ stufe des Audiogerätes 6 vermieden, so daß dessen volle Ausgangsleistung zur Aussteuerung des Lautsprechers 1 bzw. Auslenkung seiner Membran 2 genutzt werden kann.

Handelt es sich bei der Quelle 6 um eine Spannungsquelle, wird wegen ihres geringen Innenwiderstandes die Bewegung der Schwingspule 4.1 bei erzwungener Auslenkung durch die Schwingspule 4.3 - nämlich mittels eines darin durch die Quelle 12 eingeprägten Erregungsstromes - bedämpft. Das Maß dieser Bedämpfung der Auslenkbarkeit beider Schwing­ spulen hängt einerseits von der Streuinduktivität beider Schwingspulen und andererseits vom nie ganz verschwinden­ den Innenwiderstand der Quelle 6 ab; bei den meisten Audioendstufen liegt letzterer im interessierenden Hör­ frequenzbereich im Bereich zwischen ca. 0,5 und 10 Ohm. Handelt es sich bei der Quelle 6 also um eine Spannungs­ quelle, fällt wegen Leistungsverlust an diesem Innenwi­ derstand der Wiedergabewirkungsgrad für den Informations­ oder Warnpfad geringer aus, was für gleiche Lautstärke einen höheren Leistungsbedarf zur Folge hätte. Da in der Praxis aber entweder eine geringere Ansteuerleistung für die der Fahrzeugzustands- oder Warninformation zugeord­ neten Schwingspule 4.3 ausreicht, oder aber eine dieselbe antreibende Endstufe wegen nur kurzer oder intermittie­ render Betriebsweise eines entsprechenden Systems 12 kurzzeitig höher belastbar ausgelegt werden kann als die Audio-Endstufe für Dauerbetrieb, ist dies hinnehmbar.

Dadurch, daß die Stromquelle 12 über die Bewegung der starr miteinander verbundenen Schwingspulen 4.3 und 4.1 nur einen begrenzten Gegeninduktionsstrom in den Ausgang der Quelle 6 einspeisen kann, kann auch eine die Klang­ qualität beeinträchtigende Intermodulation in der Endstufe der Quelle 6 mit einfachen Mitteln auf ein unerhebliches Maß begrenzt werden.

Der vorerläuterte Rückbedämpfungseffekt durch einen verhältnismäßig niedrigen Innenwiderstand der Quelle 6 in der Art einer Spannungsquelle entfällt, wenn die Endstufe der Quelle 6 ebenfalls als (sehr hochohmige) Stromquelle ausgeführt ist. Derartige Endstufen werden bereits bei Compact-Disk-Abspielgeräten eingesetzt.

Bei Erfordernis kann - parallel zur Warneinrichtung 12 - über Verbindungsleitungen 17 wenigstens eine weitere steuerbare 16 Informations- oder Alarmeinrichtungen 15 mit Stromquellenausgang an die Schwingspule 4.3 angeschlossen sein, wodurch sich die vorerläuterten Verhältnisse nicht grundsätzlich ändern. Für die Einspeisung eines entspre­ chenden (ggf. jedoch von übrigen Signalen galvanisch getrennt zu haltenden) Signals kann aber auch eine weitere Schwingspule 4.2 auf dem Spulenkörper 5 vorgesehen sein; diese Schwingspule kann dann über Verbindungsleitungen 11 von einer weiteren steuerbaren 10 Speiseeinrichtung 9 versorgt werden, welche ausgangsseitig vorzugsweise auch als Stromquelle ausgeführt sein kann. Auch im Falle mehrerer unabhängiger Stromquellen 9, 12 und 15, die wenigstens eine zweite Schwingspule 4.2, 4.3 des Laut­ sprechers 1 speisen, tritt eine störende Bedämpfung des Ausganges der Quelle 6 nicht auf.

Es versteht sich von selbst, daß bei Ausführung der Ausgangsstufen der Quellen 9, 12 und 15 als Stromquellen eine Beeinflussung bzw. Veränderung desjenigen natürlichen Frequenzganges des Lautsprechers 1 nicht stattfindet, welcher bei Abschluß der Schwingspule 4.1 durch den Innenwiderstand der Quelle 6 (Spannungsquelle) resultiert.

Der Rahmen der Erfindung wird nicht verlassen, wenn wenigstens eine zweite Quelle 9, die nicht ein Audio-, Radio- oder Funkgerät darstellt, eine als niederohmige Spannungsquelle ausgeführte Endstufe aufweist, d.h., wenn dadurch der Vorteil der Nichtbeeinflussung des Frequenz­ ganges des durch die Quelle 6 angetriebenen Lautsprechers sowie jener der Nichtbedämpfung des Ausganges der Quelle 6 zumindest teilweise aufgegeben oder nicht genutzt wird.

Claims (8)

1. Akustische Informations- und Warnvorrichtung in einem Fahrzeug, mit einem Lautsprecher, welcher sowohl von einem Audio-Gerät (Autoradio, Musikwiedergabegerät, Funkgerät etc.) als auch vom Ausgangsverstärker wenigstens einer Einrichtung zur Aufbereitung von hörbarer Information oder von hörbaren Warnsignalen ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Lautsprecher (1) vom elektrodynamischen Typ ist und auf einem gemeinsamen, mit der Membran (2) verbundenen Spulenkörper (5) wenigstens zwei separate Schwingspulen (4.1, 4.2, 4.3) aufweist;
• - daß die erste Schwingspule (4.1) mit dem Ausgangsver­ stärker des Audio-Gerätes (6) dauernd verbunden (8) ist;
• - daß die wenigstens zweite Schwingspule (4.3) mit dem Ausgangsverstärker der wenigstens einen Einrichtung (12) zur Aufbereitung von hörbarer Information oder von hörbaren Warnsignalen dauernd verbunden (14) ist, und
• - daß der vorerwähnte, die wenigstens zweite Schwing­ spule (4.3) speisende Ausgangsverstärker als Strom­ quelle mit hohem Innenwiderstand ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der die erste Schwingsule (4.1) speisende Aus­ gangsverstärker des Audio-Gerätes (6) ebenfalls als Stromquelle mit hohem Innenwiderstand ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Lautsprecher (1) wenigstens drei separate Schwingspulen (4.1, 4.2, 4.3) aufweist;
• - daß die dritte Schwingspule (4.2) mit dem Ausgangs­ verstärker wenigstens einer weiteren Einrichtung (9) zur Aufbereitung von hörbarer Information oder von hörbaren Warnsignalen dauernd verbunden (11) ist, und
• - daß der vorerwähnte, die dritte Schwingspule (4.2) speisende Ausgangsverstärker ebenfalls als Stromquelle mit hohem Innenwiderstand ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

• - daß wenigstens eine zweite Schwingspule (4.3) mit den Ausgangsverstärkern wenigstens zweier Einrichtungen (12, 15) zur Aufbereitung von hörbarer Information oder von hörbaren Warnsignalen dauernd verbunden (14, 17) ist, und
• - daß die vorerwähnten, die wenigstens zweite Schwing­ spule speisenden Ausgangsverstärker als Stromquellen mit hohem Innenwiderstand ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die wenigstens zwei Schwingspulen (4.1, 4.2, 4.3) im wesentlichen gleiche Durchmesser aufweisen und auf dem Spulenkörper (5) axial aufeinanderfolgend ange­ ordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß wenigstens zwei Schwingspulen (4.1, 4.2, 4.3) ungleiche Durchmesser aufweisen und auf dem Spulen­ körper (5) im wesentlichen koaxial aufeinanderfolgend angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß wenigstens zwei Schwingspulen (4.1, 4.2, 4.3) gleiche Durchmesser aufweisen und auf dem Spulenkörper (5) in axialer Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind derart, daß eine der beiden Schwingspulen ver­ teilt ausgeführt ist, indem sie im wesentlichen hälftig vor und hälftig hinter der anderen unverteilt ausgeführten Schwingspule angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß wenigstens zwei Schwingspulen (4.1, 4.2, 4.3) gleiche Durchmesser aufweisen und auf dem Spulenkörper (5) in axialer Richtung verteilt ausgeführt und im wesentlichen abwechselnd hälftig aufeinanderfolgend und somit verschachtelt angeordnet sind.