WO2016180409A1 - Akustische geschwindigkeitssignalisierung für zweiräder - Google Patents

Akustische geschwindigkeitssignalisierung für zweiräder Download PDF

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WO2016180409A1
WO2016180409A1 PCT/DE2016/100222 DE2016100222W WO2016180409A1 WO 2016180409 A1 WO2016180409 A1 WO 2016180409A1 DE 2016100222 W DE2016100222 W DE 2016100222W WO 2016180409 A1 WO2016180409 A1 WO 2016180409A1
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acoustic
sound
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Friedrich Blutner
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Synotec Psychoinformatik Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q5/00—Arrangement or adaptation of acoustic signal devices
    • B60Q5/005—Arrangement or adaptation of acoustic signal devices automatically actuated
    • B60Q5/008—Arrangement or adaptation of acoustic signal devices automatically actuated for signaling silent vehicles, e.g. for warning that a hybrid or electric vehicle is approaching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J3/00—Acoustic signal devices; Arrangement of such devices on cycles
    • B62J3/10—Electrical devices
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K15/00—Acoustics not otherwise provided for
    • G10K15/04—Sound-producing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K2204/00—Adaptations for driving cycles by electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor

Definitions

  • the invention relates to an acoustic
  • the invention provides a method for generating an acoustic
  • the attention signal based on the clicking sound is generated at a repetition rate that correlates with the driving speed.
  • a pawl freewheel is known for example from DE 691 09 770 T2.
  • audio signal generators are known on vehicles in different designs.
  • DE 10 2013 017 583 A1 discloses a method for the automatic adaptive generation of audible sound as a function of a system state of a machine
  • a device for generating audio signals which uses a speed signal.
  • the object of the invention is to produce an acoustic signal for use on a bicycle, for other road users an acoustic association with an approaching or removing bicycle, z. B bicycle, pedelec, e-bike, scooter and similar causes.
  • Alert two-wheelers in particular, to the driving speed and the driving condition, and to provide the road users and the driver himself with indications of the speed traveled.
  • the invention relates to a method for generating an acoustic attention signal for a bicycle
  • the attention signal is based on impulsive pawl freewheel noise or other suitable signal, the
  • Refresh rate of the pawl freewheel noise or signal is proportional to the speed traveled.
  • the method comprises the following steps:
  • a raw signal is provided by a mechanical pawl freewheel.
  • the raw signal can be generated by a comparable mechanical arrangement.
  • a ball falling on a metal plate can generate the raw signal.
  • the raw signal is
  • This recorded signal is called the base signal
  • the basic signal sequence is refined or corrected by filtering disturbing noises and frequencies from the basic signal sequence or
  • the payload sequence becomes
  • the duplicated useful signal sequence is implemented by means of the storage media in the respectively arranged on a bicycle signal processing unit.
  • Signal processing unit detects the driving speed by a connected to the signal processing unit measuring device, such as a speedometer with electronic output signal. Subsequently, there is a correlation of the repetition frequency of the useful signal sequence, which ultimately corrected the
  • Actuator signal forms the clicking sound with a
  • the repetition frequency is proportional to the driving speed. Accordingly, one signals
  • Attention signal is generated by forwarding the actuator signal to a sound generator / actuator.
  • a sound generator / actuator In interaction with a resonance body, an electro-acoustic conversion occurs, by means of which the acoustic attention signal is made available.
  • Suitable signals can be used instead of the pawl freewheel noise, the period pitch or the reciprocal of the period, or other suitable psychoacoustic measures such as loudness, sharpness, openness, roughness, etc. are proportional to the speed used and therefore the period pitch and other suitable Characteristics as feedback signals for the driver and serve as a sound signal for passers-by for an approaching or taking away two-wheeler. These signals are perceived by passers-by as driving speeds, acceleration or braking behavior, as well as other possible driving signals.
  • the distant or suppressed noise noises bouncing, low tone frequencies and the main sound of the ringer noise inharmonic sound frequencies.
  • Components are derived from the base signal sequence
  • the low-frequency sounds below about 3 kHz are usually perceived as unpleasant when the driving noise of multiple vehicles overlap. At such swarm noise arise
  • a useful signal sequence which reproduces a harmonic noise, is processed.
  • excessively amplified frequencies are attenuated by the generation of the useful signal sequence by a sound exciter and all the frequencies of the useful signal sequence that are excessively suppressed by the sound exciter are amplified.
  • the sound generator consists of an actuator and a sound-emitting sound box. Ultimately, therefore, an adjustment of the useful signal to the sound conversion properties in the generation of sound on the bike.
  • the invention further relates to a method for
  • the attention signal comes close to the clicking sound of a pawl freewheel of a bicycle, wherein the
  • Refresh rate of the attention signal is proportional to the driving speed of the bicycle.
  • the repetition frequency of the actuator signal varies in the range of 0-100 hertz. Said range is preferably chosen below the fundamental frequency range of human voices, with overlaps between 65 Hz and 100 Hz being permitted to the range of low male voices.
  • the different repetition frequencies are assigned according to the speeds traveled.
  • the repetition rate is ultimately the audible
  • the repetition frequency of 0 hertz corresponds to the idle state and, for example, a driving speed of 3 km / h and 100 hertz correspond to 80 km / h.
  • the repetition frequency of the actuator signal results from a linear equation with the absolute constant A 0 .
  • the constant is 10 Hz
  • a 10 Hz click sound becomes noticeable when starting, the frequency of which increases as the driving speed increases.
  • the volume of the generated sound is adjustable. Regulated includes that the attention signal can also be turned off. The volume can be adjusted by the user. Also, an automatic adjustment can be done by the
  • Attention signal can also be varied frequency-dependent, so that, for example, only the volume of the high frequencies is increased or more increased.
  • the actuator signal is formed by a low-frequency or amplitude modulation.
  • Modulation frequency correlates with the crank speed.
  • Texture signals are generated, these are for example a typical buzzing, a whirr, a rattle or a pleasant rumbling. These texture signals become exactly synchronous with the first order periodicities
  • pattern patterns can be chosen to be e.g. can be clearly identified as different vehicle brands.
  • Translation is about 20 free clicks per pedal turn audible.
  • the mapping can be done in particular by digital code tables.
  • the actuator signal is varied depending on the load.
  • the variation of the load-dependent attention signal takes place
  • the actuator signal is forwarded to two or more sound exciter. Accordingly, two
  • spatial effect can be achieved.
  • the arrangement of the sound source for example, on both sides of the
  • Handlebar or be positioned on the front and back of the bike.
  • Direction of travel achieved by, for example, with a striking fluctuation of about 16 Hz between two emission locations is changed.
  • the invention further provides a signaling unit for carrying out the described method to solve the problem of the invention.
  • the signaling unit comprises a detection device for detecting the Driving speed, a signal processing unit which generates one, two or more actuator signals and this by means of a sound exciter in cooperation with a SchallabstrahlungsSystem ausbringt.
  • Schallerreger radiates an attention signal that comes close to a clicking sound of a pawl freewheel.
  • the repetition frequency of the perceptible clicking sound is formed proportional to the driving speed of the bicycle.
  • Fig. 1 is a bar graph of the estimated speeds of two-wheelers by passers and
  • Block diagram shown. The goal is to provide an acoustic attention signal 1, which the road user perceiving the attention signal 1 with a two-wheeler and a bicycle speed associated with the bicycle
  • Attention signal 1 forms a pawl freewheel 4, as it is typically used in a bicycle.
  • the pawl freewheel 4 is rotated.
  • Freewheeling direction creates a clicking sound 21, which forms the raw signal 3.
  • a vibrating electrical signal is created, which is further processed as a base signal sequence 6.
  • the base signal sequence 6 forms at least one period of a repeating one
  • the basic signal sequence 6 is prepared by an electronic removal of noise 9 and interfering frequencies.
  • the noise (9) are bouncing noise, low tone frequencies and unpleasant disturbing patterns to the main sound of the pawl noise.
  • Noise 9 can by means of suitable software
  • the useful signal sequence 7 is stored 10 and multiplied 11. Accordingly, the
  • Payload signal sequences 7 made available on electronic storage media 12.
  • Each of the electronic storage media 12 is intended for use in a two-wheeled vehicle 2.
  • the method steps are preferably carried out centrally, for example in a recording studio.
  • Signal processing unit 13 which includes the storage medium 12 with the stored payload signal sequence 7.
  • the useful signal sequence 7 is detected in a correlation unit 17 with the detected as an electrical signal
  • Driving speed 15 correlated.
  • the correlation 17 is carried out in such a way that as a result the Payload sequence 7 proportional to the vehicle speed 15 is repeated. Accordingly, the click sequence is shortened at higher driving speed 15 and extended at a lower driving speed 15. This click sequence duration is indicated by the repetition frequency 18.
  • clocked useful signal sequence 7 is forwarded as an actuator signal 19 to the sound generator 20.
  • the electroacoustic sound exciter 20 converts the electrical actuator signal 19 in the acoustic attention signal 1, with the
  • Repeat frequency 18 is perceived by other road users as a driving speed proportional click sound.

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Abstract

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein akustisches Signal zur Verwendung an einem Zweirad zu erzeugen, das für andere Verkehrsteilnehmer eine akustische Assoziation zu einem nähernden oder entfernenden Zweirad, z. B Fahrrad, Pedelec, E-Bike, Roller und ähnliches hervorruft. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines akustischen Aufmerksamkeitssignals für ein Zweirad, insbesondere ein Elektrofahrrad. Das Aufmerksamkeitssignal basiert auf einem impulshaltigen Klinkenfreilaufgeräusch, wobei die Wiederholfrequenz des Klinkenfreilaufgeräuschs proportional zur gefahrenen Geschwindigkeit ist. Entsprechend können Personen, die das Geräusch wahrnehmen, diesem entsprechende Fahrgeschwindigkeiten des Fahrrades zuordnen.

Description

Akustische Geschwindigkeitssignalisierung für Zweiräder
Die Erfindung betrifft eine akustische
Geschwindigkeitssignalisierung für Zweiräder, insbesondere mit Elektroantrieb.
Elektrogetriebene Zweiräder bewegen sich nahezu
geräuschlos. Um anderen Verkehrteilnehmern das Herannahen eines Zweirades zu signalisieren, stellt die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines akustischen
Aufmerksamkeitssignals und eine entsprechende
Signalisierungseinheit bereit. Basisgeräusch ist das
Klickgeräusch eines Klinkenfreilaufs , wie er von
herkömmlichen Fahrrädern bekannt ist.
Das Aufmerksamkeitssignal, das auf dem Klickgeräusch basiert, wird mit einer Wiederholfrequenz erzeugt, die mit der Fahrgeschwindigkeit korreliert.
Ein Klinkenfreilauf ist beispielsweise aus der DE 691 09 770 T2 bekannt.
Darüber hinaus sind Audiosignalerzeuger an Fahrzeugen in unterschiedlichen Ausführungen bekannt.
Die DE 10 2013 017 583 AI offenbart ein Verfahren zur automatischen adaptiven Generierung von hörbarem Sound in Abhängigkeit von einem Systemzustand einer Maschine
und/oder eines Fahrzeugs.
Aus der DE 10 2007 003 201 AI ist eine Einrichtung zur Erzeugung von Audiosignalen bekannt, die ein Drehzahlsignal verwendet . Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein akustisches Signal zur Verwendung an einem Zweirad zu erzeugen, das für andere Verkehrsteilnehmer eine akustische Assoziation zu einem nähernden oder entfernenden Zweirad, z. B Fahrrad, Pedelec, E-Bike, Roller und ähnliches hervorruft.
Entsprechend soll das akustische Signal Fußgänger und andere Verkehrsteilnehmer auf die Anwesenheit eines
Zweirades insbesondere auf die Fahrgeschwindigkeit und den Fahrzustand aufmerksam machen und den Verkehrsteilnehmern als auch dem Fahrer selbst Anhaltspunkte für die gefahrene Geschwindigkeit übermitteln.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines akustischen Aufmerksamkeitssignals für ein Zweirad,
insbesondere ein Elektrofahrrad . Das Aufmerksamkeitssignal basiert auf einem impulshaltigen Klinkenfreilaufgeräusch oder einem anderen geeigneten Signal, wobei die
Wiederholfrequenz des Klinkenfreilaufgeräuschs bzw. Signals proportional zur gefahrenen Geschwindigkeit ist.
Entsprechend können Personen, die das Geräusch wahrnehmen, diesem entsprechende Fahrgeschwindigkeiten des Fahrrades zuordnen.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Ein Rohsignal wird durch einen mechanischen Klinkenfreilauf bereitgestellt. Alternativ kann das Rohsignal durch eine vergleichbare mechanische Anordnung erzeugt werden.
Beispielsweise kann eine auf eine Metallplatte fallende Kugel das Rohsignal erzeugen. Das Rohsignal wird
elektronisch erfasst, indem es mittels eines Mikrophons, beispielsweise eines Kontaktmikrophons , aufgenommen wird. Dieses aufgenommene Signal wird als Basissignal
beziehungsweise Basissignalsequenz elektronisch
abgespeichert .
Die Basissignalsequenz wird veredelt beziehungsweise korrigiert, indem störende Geräusche und Frequenzen aus der Basissignalsequenz herausgefiltert beziehungsweise
abgeschwächt werden. Im Ergebnis wird eine
Nutzsignalssequenz bereitgestellt und nachfolgend in einem Speicher abgespeichert. Die Nutzsignalssequenz wird
vervielfältigt und auf elektronische Speichermedien
übertragen. Die bis hierher beschriebenen
Verfahrensschritte erfolgen vorzugsweise zentral,
beispielsweise in einem Tonstudio.
Die vervielfältigte Nutzsignalssequenz wird mittels der Speichermedien in die jeweils an einem Fahrrad angeordnete Signalverarbeitungseinheit implementiert. Die
Signalverarbeitungseinheit erfasst die Fahrgeschwindigkeit durch eine mit der Signalverarbeitungseinheit verbundene Messeinrichtung, beispielsweise einen Tachometer mit elektronischem Ausgangssignal. Nachfolgend erfolgt eine Korrelierung der Wiederholfrequenz der Nutzsignalssequenz, die letztlich das korrigierte
Klickgeräusch abbildet, mit der Fahrgeschwindigkeit, so dass es zur Ausgabe eines Aktorsignals kommt. Das
Aktorsignal bildet das Klickgeräusch mit einer
Klickfrequenz, im Weiteren als Wiederholfrequenz
bezeichnet, ab. Die Wiederholfrequenz ist proportional zur Fahrgeschwindigkeit. Entsprechend signalisiert eine
schnelle Klickabfolge eine hohe Geschwindigkeit und eine langsamere Klickabfolge ein langsameres Tempo. Das
Aufmerksamkeitssignal wird erzeugt, indem das Aktorsignal an einen Schallerreger/Aktor weitergeleitet wird. Hier kommt es im Zusammenwirken mit einem Resonanzkörper zu einer elektroakustischen Wandlung, mittels dieser das akustische Aufmerksamkeitssignal bereitgestellt wird.
An Stelle des Klinkenfreilaufgeräuschs sind auch andere geeignete Signale verwendbar, wobei deren Periodentonhöhe bzw. der Kehrwert der Periodendauer, bzw. andere geeignete psychoakustische Maße, wie Lautheit, Schärfe, Offenheit, Rauigkeit usw. proportional zur Fahrgeschwindigkeit verwendbar sind und demzufolge die Periodentonhöhe und andre geeignete Eigenschaften als Feedbacksignale für den Fahrer und als Schallzeichen für die Passanten für ein sich näherndes bzw. sich entfernendes Zweirad dienen. Diese Signale werden von Passanten als Fahrtgeschwindigkeiten, Beschleunigung bzw. als Bremsverhalten sowie weitere mögliche Fahrtsignale wahrgenommen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens sind die entfernten beziehungsweise unterdrückten Störgeräusche Prellgeräusche, tiefe Tonfrequenzen und zum Hauptklang des Klinkengeräuschs unharmonische Klangfrequenzen.
Prellgeräusche entstehen, wenn Flächen aufeinandertreffen. Diese Geräusche werden als weniger angenehm empfunden als Geräusche, die beim Aufprall mit punktförmigen
Kontaktflächen entstehen. Die entsprechend störenden
Komponenten werden aus der Basissignalsequenz durch
Bearbeitung am Computer mit geeigneter Software
herausgefiltert. Ebenso werden die Komponenten, die die tieffrequenten
Geräusche abbilden, herausgefiltert oder zumindest stark reduziert .
Die tieffrequenten Geräusche unterhalb von etwa 3 kHz (100 bis 3000 Hertz) werden in der Regel dann als unangenehm empfunden, wenn sich die Fahrtgeräusche mehrerer Fahrzeuge überlagern. Bei solchen Schwarmgeräuschen entstehen
aufgrund der psychoakustischen Gesetzmäßigkeiten
unangenehme Schwankungen, Schwebungen, Rauigkeiten und Dissonanzen. Dies wird dadurch vermieden, indem alle tiefen spektralen Komponenten unterhalb von etwa 3 kHz so reduziert werden, dass sie unter die Höhrschwelle fallen oder aber von anderen Geräuschmustern, wie Scrollgeräusche, Windgeräusche, Geräusche anderer Verkehrsteilnehmer oder Soundcaps verdeckt werden. Die Periodentonhöhe wird in solchen Fällen aufgrund der psychoakustischen
Gesetzmäßigkeiten trotzdem wahrgenommen (Residuum,
Modulationsfrequenzanalyse in der Höhrbahn) .
Weiterhin können Schallkomponenten, die im Zusammenhang mit den Klickgeräuschen als unangenehm empfunden werden, in ihren spektralen Lautstärken reduziert beziehungsweise durch Herausfilterung unterdrückt werden. Im Ergebnis wird letztlich das Klickgeräusch des Klinkenfreilaufs so
modifiziert, dass die Basissignalsequenz zu einer
Nutzsignalssequenz, die ein harmonisches Geräusch abbildet, aufbereitet wird.
Entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung werden durch einen Schallerreger übermäßig verstärkte Frequenzen bei der Erstellung der Nutzsignalsequenz gedämpft und alle durch die Schallerreger übermäßig unterdrückten Frequenzen der Nutzsignalsequenz verstärkt. Der Schallerreger besteht aus einem Aktor und einem schallabstrahlenden Resonanzkörper. Letztlich erfolgt somit eine Anpassung des Nutzsignals an die Schallwandlungseigenschaften bei der Schallerzeugung am Fahrrad .
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur
Erzeugung eines akustischen Aufmerksamkeitssignals für ein Fahrrad, vorzugsweise mit Elektroantrieb, wobei eine
Erfassung der Fahrgeschwindigkeit durch eine mit einer Signalverarbeitungseinheit verbundene Messeinrichtung erfolgt und ein Aufmerksamkeitssignal mit einer
Wiederholfrequenz, die mit der Fahrgeschwindigkeit
korreliert, ausgegeben wird. Entsprechend der Erfindung kommt das Aufmerksamkeitssignal dem Klickgeräusch eines Klinkenfreilaufs eines Fahrrades nahe, wobei die
Wiederholfrequenz des Aufmerksamkeitssignals proportional zur Fahrgeschwindigkeit des Fahrrades ist.
Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung variiert die Wiederholfrequenz des Aktorsignals im Bereich von 0 - 100 Hertz. Der genannte Bereich ist vorzugsweise unterhalb des Grundfrequenzbereiches der menschlichen Stimmen gewählt, wobei zwischen 65 Hz und 100 Hz Überlappungen zum Bereich tiefer Männerstimmen zugelassen sind.
Die unterschiedlichen Wiederholfrequenzen sind dabei entsprechend den gefahrenen Geschwindigkeiten zugeordnet. Die Wiederholfrequenz ist letztlich die hörbare
Klickfrequenz des Klinkenfreilaufs . Der angegebene Bereich entspricht der Erfahrung von Klickgeräuschen bei
Fahrradfreiläufen und kann daher von den wahrnehmenden
Personen entsprechend gut sich nähernden oder entfernenden Zweirädern als auch deren Geschwindigkeit zugeordnet werden. Außerdem können Fahrtgeschwindigkeit, Beschleunigung bzw. Bremsen eindeutig zugeordnet werden. Die Wiederholfrequenz von 0 Hertz entspricht dabei dem Ruhezustand und beispielsweise einer Fahrgeschwindigkeit von 3 km/h und 100 Hertz entsprechen 80 km/h.
Einer weiteren zweckmäßigen Ausführung entsprechend ergibt sich die Wiederholfrequenz des Aktorsignals aus einer linearen Gleichung mit der absoluten Konstante A0. Beträgt die Konstante beispielsweise 10 Hz, so wird beim Anfahren ein 10 Hz-Klickgeräusch wahrnehmbar, dessen Frequenz sich mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit erhöht.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Lautstärke des erzeugten Schalls regelbar. Regelbar schließt ein, dass das Aufmerksamkeitssignal auch abgestellt werden kann. Die Lautstärke kann durch den Nutzer eingestellt werden. Auch eine automatische Anpassung kann erfolgen, indem der
Umgebungslärmpegel erfasst und die Lautstärke daran
angepasst wird. Auch eine Tasterregelung ist möglich, die quasi eine situationsabhängige Nutzung wie bei einer
Fahrradklingel ermöglicht. Die Lautstärke des
Aufmerksamkeitssignals kann auch frequenzabhängig variiert werden, so dass beispielsweise nur die Lautstärke der hohen Frequenzen erhöht beziehungsweise stärker erhöht wird.
Die hohen Spektralkomponenten des Freilaufklickgeräuschs werden bei Bedarf so kräftig ausgeformt, dass diese auch in lauten Verkehrsumgebungen, bei Regen und Sturm, am Meer und anderen geräuschhaftigen Umgebungen eindeutig und präzise von anderen Verkehrsteilnehmern und Fußgängern gut höhrbar sind. In diesem Falle ist aufgrund der psychoakustischen Gesetzmäßigkeit ist auch die Periodentonhöhe eindeutig hörbar . Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Aktorsignal durch eine niederfrequente Frequenz bzw. Amplitudenmodulation geformt wird. Diese
Modulationsfrequenz korreliert mit der Kurbeldrehzahl.
Damit wird das wahrnehmbare Aufmerksamkeitssignal um eine Information über die Pedalfrequenz ergänzt. Diese
Information kann vorteilhaft zur Motivation des Fahrers z.B. bei sportlichen Aktivitäten genutzt werden. Außerdem schafft ein mit der Pedalfrequenz korreliertes
Modulationspektrum zweiter Ordnung eine wesentlich
verbesserte akustische Natürlichkeit. Das
Freilaufklickgeräusch klingt entsprechend realistisch, wertig und angenehm, sowie es der Zweiradfahrer erwartet.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin das vielfältige Geräuschmuster durch Zugabe spezieller
Textursignale erzeugt werden, das sind beispielsweise ein typisches Schwirren, ein Sirren, ein Rasseln oder ein angenehmes Kollern. Diese Textursignale werden exakt synchron zu den Periodizitäten erster Ordnung
(Geschwindigkeitsinformation) und den Modulatoren zweiter Ordnung (Information zu Pedalumlauf) überblendet und somit nicht als störendes Fremdgeräusch, sondern als fester
Bestandteil des Freilaufklicksignals empfunden werden.
Diese Patternmuster können so gewählt werden, dass sie z.B. eindeutig als unterschiedliche Fahrzeugmarken identifiziert werden können. Indem weiterhin die durch eine Gangschaltung zugewiesenen Zuordnungen zwischen den primären und
sekundären Modulationen adäquat abbildet, können auch akustische Elemente der Gangschaltung in das akustische Gesamtbild integriert werden. Damit erreicht man hohe Stimmigkeit zwischen Funktion, Marke und Sound. Beispielsweise kommen für die akustische Abbildung des Schaltverhaltens bei hoher Übersetzung etwa 50
Freilaufklicks auf eine Pedalumdrehung, bei niedriger
Übersetzung sind etwa 20 Freilaufklicks je Pedalumdrehung hörbar. Die Abbildung kann insbesondere durch digitale Codetabellen erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Aktorsignal lastabhängig variiert. Die Variation des lastabhängigen Aufmerksamkeitssignals erfolgt
beispielsweise hinsichtlich der Gestaltung von
Klangschärfe, Klangvolumen, akustischer Offenheit und anderer spektraler Gestaltmerkmale des
Freilaufklickgeräuschs .
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Aktorsignal an zwei oder mehr Schallerreger weitergeleitet. Entsprechend werden zwei
Aufmerksamkeitssignale ausgesendet. Damit kann eine
räumliche Wirkung (Stereo) erzielt werden. Die Anordnung der Schallquelle kann beispielsweise beiderseits des
Lenkers oder an der Vorder- und Rückseite des Fahrrades positioniert sein. Durch eine solche binaurale
Schallabstrahlung in Fahrtrichtung wird eine weitere
Verbesserung des Störabstandes der Impulsmuster in
Fahrtrichtung dadurch erreicht, indem beispielsweise mit einer auffälligen Schwankung von etwa 16 Hz zwischen zwei Abstrahlungsorten gewechselt wird.
Die Erfindung stellt zur Lösung der Erfindungsaufgabe weiterhin eine Signalisierungseinheit zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens bereit. Die Signalisierungseinheit umfasst hierzu eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit, eine Signalverarbeitungseinheit, die eine, zwei oder mehrere Aktorsignale erzeugt und diese mittels eines Schallerregers im Zusammenwirken mit einem Schallabstrahlungskörper ausbringt .
Dabei wird das zur Anregung des Schallerregers
entsprechende Aktorsignal so generiert, dass der
Schallerreger ein Aufmerksamkeitssignal abstrahlt, das einem Klickgeräusch eines Klinkenfreilaufs nahekommt. Die Wiederholfrequenz des wahrnehmbaren Klickgeräuschs ist dabei proportional zur Fahrgeschwindigkeit des Fahrrades ausgebildet .
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Balkendiagramm der geschätzten Geschwindigkeiten von Zweirädern durch Passanten und
Fig. 2 das AblaufSchema des Verfahrens mit Zuordnung zu den funktionellen Komponenten.
Aus der in Fig. 1 dargestellten geschätzten
Geschwindigkeiten von Zweirädern durch Passanten in
Abhängigkeit der von den Zweirädern ausgestrahlten
Taktfolge des Aufmerksamkeitssignales, wobei eine schnelle Taktfolge eine schnelle Fahrweise darstellt, lassen
erkennen, dass die ausgestrahlten Aufmerksamkeitssignale durch die Passanten gut und zutreffend eingeschätzt wurden. Die Balken 1 dokumentieren die geschätzten Werte und die Balken 2 die Abweichungen der Fehleinschätzungen zur tatsächlichen Geschwindigkeit. In Figur 2 ist das Ablaufschema des Verfahrens mit
Zuordnung zu den funktionellen Komponenten in
Blockdarstellung gezeigt. Ziel ist es, ein akustisches Aufmerksamkeitssignal 1 bereitzustellen, das die das Aufmerksamkeitssignal 1 wahrnehmenden Verkehrsteilnehmer mit einem Zweirad und einer dem Zweirad zugeordneten Fahrgeschwindigkeit
assoziieren .
Den Ausgangspunkt für die Generierung des
Aufmerksamkeitssignals 1 bildet ein Klinkenfreilauf 4, wie er typischerweise bei einem Fahrrad verwendet wird.
Der Klinkenfreilauf 4 wird gedreht. In der
Freilaufdrehrichtung entsteht dabei ein Klickgeräusch 21, das das Rohsignal 3 bildet. Nachfolgend erfolgt
beispielsweise von einem Mikrophon die Aufnahme 5 des akustischen Rohsignals 3. Dabei wird ein schwingendes elektrisches Signal erstellt, das als Basissignalsequenz 6 weiterbearbeitet wird. Die Basissignalsequenz 6 bildet mindestens eine Periode eines sich wiederholenden
Rohsignals 3 elektrisch ab.
Anschließend wird die Basissignalsequenz 6 aufbereitet, indem eine elektronische Entfernung von Störgeräuschen 9 und störenden Frequenzen erfolgt. Die Störgeräusche (9) sind Prellgeräusche, tiefe Tonfrequenzen und zum Hauptklang des Klinkengeräuschs unangenehme Störmuster. Die
Störgeräusche 9 können mittels geeigneter Software
herausgefiltert werden. Dabei ist sowohl eine automatische als auch eine manuelle Bearbeitung der Basissignalsequenz 6 möglich. Insbesondere werden Prellgeräusche und tiefe
Frequenzen herausgefiltert. Ebenso können bezogen auf den Gesamtklang unharmonische Komponenten herausgefiltert werden .
Im Ergebnis dieses Verfahrenschrittes wird eine
Nutzsignalsequenz 7 bereitgestellt, die bei
elektroakustischer Wandlung ein harmonisches,
wohlklingendes, gut wahrnehmbares Klickgeräusch ertönen lässt. Die Nutzsignalsequenz 7 wird abgespeichert 10 und vervielfältigt 11. Entsprechend werden die
Nutzsignalsequenzen 7 auf elektronischen Speichermedien 12 verfügbar gemacht. Jedes der elektronischen Speichermedien 12 ist für die Verwendung in einem Zweirad 2 bestimmt. Bis hierher werden die Verfahrensschritte vorzugsweise zentral, beispielsweise in einem Tonstudio, durchgeführt.
Im Weiteren erfolgt die Erstellung des
Aufmerksamkeitssignals 1 am Zweirad 2 in einer
Signalverarbeitungseinheit 13, die das Speichermedium 12 mit der abgespeicherten Nutzsignalsequenz 7 umfasst.
Im Zusammenwirken mit der Signalverarbeitungseinheit 13 erfolgt eine Erfassung 14 der Fahrgeschwindigkeit 15 des Zweirades 2 durch eine Messeinrichtung 16, beispielsweise einen Tachometer.
Die Nutzsignalsequenz 7 wird in einer Korrelierungseinheit 17 mit der als elektrisches Signal erfassten
Fahrgeschwindigkeit 15 korreliert. Die Korrelation 17 erfolgt in der Weise, dass im Ergebnis die Nutzsignalsequenz 7 proportional zur Fahrgeschwindigkeit 15 wiederholt wird. Entsprechend wird die Klickfolge bei höherer Fahrgeschwindigkeit 15 verkürzt und bei geringerer Fahrgeschwindigkeit 15 verlängert. Diese Klickfolgedauer wird durch die Wiederholfrequenz 18 angegeben. Die
getaktete Nutzsignalsequenz 7 wird als Aktorsignal 19 an den Schallerreger 20 weitergeleitet. Der elektroakustische Schallerreger 20 wandelt das elektrische Aktorsignal 19 in das akustische Aufmerksamkeitssignal 1, das mit der
Wiederholfrequenz 18 von anderen Verkehrsteilnehmern als ein fahrgeschwindigkeitsproportionales Klickgeräusch wahrnehmbar ist.
Zusammenstellung der Bezugszeichen
1 - Aufmerksamkeitssignal
2 - Fahrrad
3 - Rohsignal
4 - Klinkenfreilauf
5 - Aufnahme des Rohrsignals
6 - Basissignalsequenz
7 - Nutzsignalssequenz
8 - Entfernen von Störgeräuschen
9 - Störgeräusche
10 - Abspeichern
11 - Vervielfältigen
12 - elektronisches Speichermedium
13 - Signalverarbeitungseinheit
14 - Erfassung der Fahrgeschwindigkeit
15 - Fahrgeschwindigkeit
16 - Messeinrichtung
17 - Korrelierung, Korrelierungseinheit
18 - Wiederholfrequenz
19 - Aktorsignal
20 - Schallerreger, Aktor

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung eines akustischen
Aufmerksamkeitssignals (1) für ein -Z-weirad (2),
insbesondere ein Pedelec bzw. E-Bike, auf der Basis eines impulshaltigen Klinkenfreilaufgeräuschs oder eines anderen geeigneten Signales, wobei deren Periodentonhöhe bzw.
Kehrwert der Periodendauer, bzw. andere geeignete
psychoakustische Maße, wie Lautheit, Schärfe, Offenheit, Rauigkeit usw. proportional zur Fahrgeschwindigkeit sind und demzufolge die Periodentonhöhe und andre geeignete Eigenschaften als Feedbacksignale für den Fahrer und als Schallzeichen für die Passanten für ein sich näherndes bzw. sich entfernendes Zweirad als Fahrtgeschwindigkeiten,
Beschleunigung bzw. Bremsverhalten sowie weitere
Fahrtsignale dienen,
die folgenden Schritte umfassend:
- Bereitstellen eines Rohsignals (3) durch einen
mechanischen Klinkenfreilauf (4) oder eine vergleichbare mechanische Anordnung,
- elektronische Aufnähme (5) des Rohsignals (3) zur
Bereitstellung einer elektronischen Basissignalsequenz (6),
- Erstellen einer Nutzsignalssequenz (7) durch Entfernen (8) beziehungsweise Unterdrückung von Störgeräuschen (9) aus der Basissignalsequenz (6),
- Abspeichern (10) und Vervielfältigen (11) der
Nutzsignalsequenz (7) auf elektronischen Speichermedien (12) ,
- Implementierung des jeweiligen Speichermediums (12) in eine an einem Fahrrad (2) angeordnete
Signalverarbeitungseinheit (13),
- Erfassung (14) der Fahrgeschwindigkeit (15) durch eine mit der Signalverarbeitungseinheit (13) verbundene
Messeinrichtung (16), - Korrelierung (17) der Wiederholfrequenz (18) der
Nutzsignalssequenz (7) mit der Fahrgeschwindigkeit (15) zur Ausgabe eines Aktorsignals (19) und
Weiterleitung des Aktorsignals (19) an einen Schallerreger (20) zur Umwandlung in das Aufmerksamkeitssignal (1) .
2. Verfahren zur Erzeugung eines akustischen
Aufmerksamkeitssignals (1) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die entfernten beziehungsweise unterdrückten
Störgeräusche (9) Prellgeräusche, tiefe Tonfrequenzen und zum Hauptklang des Klinkengeräuschs unangenehme Störmuster sind .
3. Verfahren zur Erzeugung eines akustischen
Aufmerksamkeitssignals (1) nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass durch die Signalverarbeitungseinheit (13) gewonnenen spektralen Muster an das Abstrahlverhalten des Zweirades angepasst werden, indem entweder gedämpfte
Luftschallkomponenten automatisch verstärkt und übermäßig ausgeprägte Luftschallkomponenten entsprechend gedämpft werden oder aber ausgeprägte, spektrale Komponenten noch zusätzlich verstärkt werden und weniger ausgeprägte
Komponenten noch zusätzlich gedämpft werden und damit die Eigenresonanzen des Fahrrads hervorgehoben werden.
4. Verfahren zur Erzeugung eines akustischen
Aufmerksamkeitssignals (1) für ein Fahrrad (2),
vorzugsweise mit Elektroantrieb, wobei eine
Erfassung (14) der Fahrgeschwindigkeit (15) durch eine mit einer Signalverarbeitungseinheit (13) verbundene
Messeinrichtung (17) erfolgt und ein Aufmerksamkeitssignal (1) mit einer Wiederholfrequenz (18), die mit der
Fahrgeschwindigkeit (15) korreliert, ausgeben wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass das Aufmerksamkeitssignal (1) dem Klickgeräusch (21) eines Klinkenfreilaufs (4) eines Fahrrades (2) nahekommt, wobei die Wiederholfrequenz (18) des Aufmerksamkeitssignals
(1) proportional zur Fahrgeschwindigkeit (15) des Fahrrades
(2) ist.
5. Verfahren zur Erzeugung eines akustischen
Aufmerksamkeitssignals (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Wiederholfrequenz (18) des Aktorsignals (19) im Bereich von 0 bis 100 Hertz variiert und dass die
Wiederholfrequenz (18) des Aktorsignals (19) entsprechend der linearen Gleichung „Geschwindigkeit ist gleich
Konstante plus Koeffizient mal Reziprokwert der
Periodendauer" geformt ist.
6. Verfahren zur Erzeugung eines akustischen
Aufmerksamkeitssignals (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass Beschleunigung mit ansteigender Periodendauer und gesteigerter Last kodiert wird und Bremsen mit absteigender Periodendauer und einem typische schnarrendem
Schubgeräusch .
7. Verfahren zur Erzeugung eines akustischen
Aufmerksamkeitssignals (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Lautstärke des erzeugten Aufmerksamkeitssignals (1) regelbar ist, wobei die hohen Spektralkomponenten des Perioden-Zeitmusters so kräftig ausgeformt sind, dass die Periodentonhöhe auch in lauten Verkehrsumgebungen präzise wahrnehmbar ist.
8. Verfahren zur Erzeugung eines akustischen
Aufmerksamkeitssignals (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass das Aktorsignal (19) durch eine niederfrequente
Frequenz bzw. Amplitudenmodulation geformt wird und das wahrnehmbare Aufmerksamkeitssignal (1) um eine Information über die Pedalfrequenz ergänzt wird, außerdem schafft ein mit der Pedalfrequenz korreliertes Modulationspektrum zweiter Ordnung eine wesentlich verbesserte akustische Natürlichkeit .
9. Verfahren zur Erzeugung eines akustischen
Aufmerksamkeitssignals (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass das Aktorsignal (19) lastabhängig variiert wird, indem der Pegel und die spektrale Einhüllende des Freilaufklick- bzw. Impulsgeräusches so geformt wird, dass für einzelne
Fahrtgeschwindigkeiten jeweils typische Lastabhängigkeiten ausgewiesen werden, wie je höher die Last, desto höher der Pegel und das Klangvolumen bzw. die Klangschärfe.
10. Verfahren zur Erzeugung eines akustischen
Aufmerksamkeitssignals (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass unterschiedliche Geräuschpatterns durch Zugabe
weiterer Textursignale erzeugt werden.
11. Verfahren zur Erzeugung eines akustischen
Aufmerksamkeitssignals (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass das Aktorsignal (19) an ein, zwei oder mehrere
Schallerreger (20) weitergeleitet wird, wobei zum Beispiel zur Verbesserung des Störabstandes der Impulsmuster durch eine binaurale Schallabstrahlung in Fahrtrichtung dadurch erreicht wird, das periodensynchron zwischen zwei
Abstrahlungsorten gewechselt wird.
12. Signalisierungseinheit zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Signalisierungseinheit (26) folgendes umfasst:
- eine Messeinrichtung (27) zur Erfassung der
Fahrgeschwindigkeit (15),
- eine Signalverarbeitungseinheit (13), die ein
Nutzsignalsequenz (7) bereitstellt, die dem Klickgeräusch (21) eines Klinkenfreilaufs nahe kommt und die
Signalverarbeitungseinheit (13) im Ergebnis ein Aktorsignal (19) bereitstellt, das auf der Nutzsignalsequenz (7) basiert und mit einer Wiederholfrequenz (18) getaktet ist, wobei die Wiederholfrequenz (18) eine Funktion der
ermittelten Fahrgeschwindigkeit (15) ist und
- einen Schallerreger (20), der das Aktorsignal (19) elektroakustisch in ein Aufmerksamkeitssignal (1) wandelt und dieses ausstrahlt.
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