DE4015313A1 - Aktives geraeuschminderungssystem fuer den innenraum von kraftfahrzeugen - Google Patents

Aktives geraeuschminderungssystem fuer den innenraum von kraftfahrzeugen

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Description

Die Erfindung betrifft ein aktives Geräuschminderungssystem für den Innenraum von Kraftfahrzeugen und anderen Verkehrs­ mitteln mit mindestens einem Geräuschsensor oder Mikrofon, mindestens einem Lautsprecher und mindestens einer Regelein­ richtung, die als Istgröße das Ausgangssignal des Geräusch­ sensors oder Mikrofons erhält und ein den Lautsprecher beauf­ schlagendes Stellsignal abgibt, wobei der räumliche Abstand zwischen Lautsprecher und Mikrofon relativ klein ("Nahfeld") bzw. groß ("Fernfeld") sein kann.
Aus der EP 03 42 353 ist ein Geräuschminderungssystem für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem die Mikrofone in einem Helm­ holtz-Resonator angeordnet sind. Die Lautsprecher befinden sich dabei an Orten maximalen Schalldruckes wie im vorderen Fußbereich oder der Hutablage. Der Helmholtz-Resonator ist dabei auf die zu dämpfende Hohlraumeigenfrequenz abgestimmt.
Weitere bekannte Regeleinrichtungen der gattungsmäßigen Art leiten aus der Zündfrequenz der Brennkraftmaschine über einen Sensor ein Referenzsignal ab, mit dem eine Kompensation der Schallfeldstruktur bewirkt werden soll.
Den bekannten Systemen ist gemeinsam, daß die Abstrahlung sehr tiefer Frequenzen relativ große Lautsprecher erforder­ lich macht, und bei höheren Frequenzen (ab 150 Hz) sind sehr viele Lautsprecher erforderlich bzw. in Ohrennähe vorteil­ haft. Entsprechend wächst der Kosten- und Rechenaufwand. Die elektrische Stabilität des Regelkreises wird problematischer.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Frequenzkompensationssystem anzugeben, das kostengünsti­ ger und technisch praktikabler handhabbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß minde­ stens zwei Teilsysteme mit jeweils mindestens einem Geräusch­ sensor oder Mikrofon und einem Lautsprecher, je eines für das "Nahfeld" und eines für das "Fernfeld" vorhanden sind, daß die von der Regeleinrichtung zu verarbeitenden Frequenzen für das Nahfeld oberhalb und für das Fernfeld unterhalb einer charakteristischen Grenzfrequenz fg liegen, und daß auf min­ destens einen bestimmten Innenraumbereich sowohl nach dem Nahfeldverfahren als auch nach dem Fernfeldverfahren einge­ wirkt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die durch die Grenzfrequenz fg gebildeten Frequenz­ bänder teilweise überlappen und im Frequenzüberlappungsbe­ reich dasjenige System dominiert, das entsprechend der Schallfeldstruktur wirkungsvoller arbeiten kann. Das dem Fernfeld- bzw. Nahfeldverfahren zugeordnete Frequenzband kann schmalbandig bzw. breitbandig sein oder umgekehrt.
Dabei können die beiden nach Nah- bzw. Fernfeldverfahren ar­ beitenden Teilsysteme entweder unabhängig voneinander arbei­ ten und nur über das zu mindernde Schallfeld miteinander ge­ koppelt sein oder aber eine gemeinsame Regeleinheit benutzen oder auch jeweils eigene, aber untereinander gekoppelte Re­ geleinheiten besitzen.
Das erfindungsgemäße Geräuschminderungssystem hat den wesent­ lichen Vorteil, daß es vom regelungstechnischen Aufwand her zu besserer Kompensation führt und mit weniger Komponenten wirkungsvoll arbeitet und weniger störanfällig ist hinsicht­ lich der Stabilität des Regelkreises.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeich­ nungen und eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Schallbeeinflussung des Fahrgastinnenrau­ mes entsprechend der Ausführung Nahfeld - Fernfeld,
Fig. 2 das Frequenzband für Nah- bzw. Fernfeld,
Fig. 3 das Frequenzband mit Überlappungsbereich.
Das in Fig. 1 dargestellte schematische aktive Geräuschmin­ derungssystem setzt sich aus mehreren Komponenten zusammen: 1a und 2a sind Mikrofone bzw. Lautsprecher für den Fernfeld­ bereich, während 1b und 2b Mikrofone bzw. Lautsprecher für den Nahfeldbereich darstellen. Mit 3 ist die elektronische Regeleinheit der aktiven Geräuschminderungseinheit ANC (Active Noise Control) gekennzeichnet, die beispielsweise im Gehäuse 4 eines Autoradios angeordnet sein kann. Die Bezugs­ ziffer 5 bezeichnet einen Tacho-Sensor, aus dem ein Referenz­ signal proportional der Zündfrequenz abgeleitet werden kann, um ein Bezugssignal für die ANC (Active Noise Control) zu ge­ nerieren.
Die für die Fernfeldkompensation vorgesehenen Lautsprecher bzw. Mikrofone sind räumlich zueinander relativ weit beab­ standet, indem die Lautsprecher beispielsweise im unteren Fußbereich für Vorder- und Rücksitz und auf der Hutablage an­ geordnet sind, während die korrespondierenden Mikrofone im oberen Kopfbereich ab Armaturentafelhöhe und darüber angeord­ net sein können. Für den Nahfeldbereich sind die Lautsprecher und korrespondierenden Mikrofone relativ nah beabstandet und in Kopfnähe von beispielsweise Fahrer bzw. Beifahrer oder den Fondpassagieren im Bereich der Kopfstützen bzw. Türholme an­ geordnet. Durch diese Anordnung wird der obere Bereich des Passagierraums nach dem Fernfeld- und der Bereich des Fahrers bzw. Beifahrers respektive der Bereich der Fondpassagiere zu­ sätzlich nach dem Nahfeldverfahren beeinflußt.
Das erfindungsgemäße aktive Geräuschminderungssystem (ANC) für den Innenraum von Kraftfahrzeugen teilt die zu verarbei­ tenden Frequenzen in zwei Frequenzbänder ein, die durch eine charakteristische Grenzfrequenz fg voneinander unterschieden werden. Das für das Fernfeld charakteristische Frequenzband A0 (Fig. 2) liegt unterhalb, das für das Nahfeld charakteri­ stische Frequenzband B0 oberhalb einer Grenzfrequenz von 100 bis 400 Hz. Im Bereich der Grenzfrequenz fg können die beiden Frequenzbänder A1, B1 (Fig. 3) teilweise überlappen.
Die elektronische Kontroll- und Regeleinheit für Nah- bzw. Fernfeld besteht vorzugsweise aus einem Signalprozessor, der beide Felder gemeinsam beeinflußt, wobei die beiden Teilsy­ steme über dezentrale interaktive Logiken gekoppelt sind und beide digital oder analog oder zum Teil digital und zum Teil analog arbeiten.
Das erfindungsgemäße Geräuschminderungssystem läßt sich außer in Kraftfahrzeugen auch z. B. in Flugzeugen und anderen Ver­ kehrsmitteln, überall dort, wo Abroll-, starke Wind- und An­ triebsmaschinengeräusche entstehen, einsetzen.

Claims (10)

1. Aktives Geräuschminderungssystem für den Innenraum von Kraftfahrzeugen und anderen Verkehrsmitteln mit minde­ stens einem Geräuschsensor oder Mikrofon, mindestens ei­ nem Lautsprecher und mindestens einer Regeleinrichtung, die als Istgröße das Ausgangssignal des Geräuschsensors oder Mikrofons erhält und ein den Lautsprecher beauf­ schlagendes Stellsignal abgibt, wobei der räumliche Ab­ stand zwischen Lautsprecher und Mikrofon relativ klein ("Nahfeld") bzw. groß ("Fernfeld") sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Teilsysteme mit je­ weils mindestens einem Geräuschsensor oder Mikrofon und einem Lautsprecher, je eines für das "Nahfeld" und eines für das "Fernfeld" vorhanden sind, daß die von der Re­ geleinrichtung zu verarbeitenden Frequenzen für das Nah­ feld oberhalb und für das Fernfeld unterhalb einer cha­ rakteristischen Grenzfrequenz (fg) liegen, und daß auf mindestens einen bestimmten Innenraumbereich sowohl nach dem Nahfeldverfahren als auch nach dem Fernfeldverfahren eingewirkt wird.
2. Aktives Geräuschminderungssystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenz (fg) zwi­ schen 100 und 400 Hz liegt.
3. Aktives Geräuschminderungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzbereiche von Nah- und Fernfeld teilweise überlappen.
4. Aktives Geräuschminderungssystem nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Bereich des Passagierraums des Kraftfahrzeuges in Kopf­ höhe aller Passagiere nach dem Fernfeldverfahren und der Bereich des Fahrers bzw. Beifahrers auf den Vordersitzen zusätzlich nach dem Nahfeldverfahren beeinflußt wird.
5. Aktives Geräuschminderungssystem nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Fre­ quenzüberlappungsbereich dasjenige System dominiert, das entsprechend der Schallfeldstruktur wirkungsvoller ar­ beiten kann.
6. Aktives Geräuschminderungssystem nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fernfeld­ verfahren schmalbandig und das Nahfeldverfahren breit­ bandig wirkt.
7. Aktives Geräuschminderungssystem nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fernfeld­ verfahren breitbandig und das Nahfeldverfahren schmal­ bandig wirkt.
8. Aktives Geräuschminderungssystem nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide nach Nah- bzw. Fernfeldverfahren arbeitenden Teilsysteme un­ abhängig voneinander arbeiten und nur über das zu min­ dernde Schallfeld miteinander gekoppelt sind.
9. Aktives Geräuschminderungssystem nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide nach Nah- bzw. Fernfeldverfahren arbeitenden Teilsysteme über eine gemeinsame Regeleinheit (Signalprozessor) das Schallfeld mindern.
10. Aktives Geräuschminderungssystem nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden nach Fern- bzw. Nahfeldverfahren arbeitenden Teilsysteme über dezentrale, interaktive Logiken gekoppelt sind und beide digital oder analog oder zum Teil digital und zum Teil analog arbeiten.
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