DE19531402C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Beeinflussen von Schwingungen in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs und Vorrichtung und Verfahren zum Erkennen von Defekten an einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beeinflussen von Schwingungen in einem Fahrgastraum eines Kraftfahr­ zeugs.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise dazu genutzt, von einer Geräuschquelle in den Fahrgastraum des Kraftfahr­ zeugs übertragene Geräusche zu verringern, indem man in den Fahrgastraum gezielt Sekundärschwingungen aussendet, welche sich der störenden Primärschwingung überlagern und diese günstigstensfalls durch destruktive Interferenz auslöschen.

Aus der DE 43 08 923 A1 ist es beispielsweise bekannt, mittels eines in der Nähe der Geräuschquelle angeordneten Sensors ein Referenzsignal zu erfassen und aus diesem Refe­ renzsignal das zur Auslöschung der Primärschwingung erfor­ derliche Schwingungsmuster für die Sekundärschwingung unter Verwendung einer Steuereinheit zu berechnen. Das sich aus der Überlagerung von Primärschwingung und Sekundärschwin­ gung ergebende Restgeräusch wird mit Hilfe von in dem Fahr­ gastraum angeordneten Mikrophonen erfaßt und der Steuerein­ richtung zugeführt. Auf Grundlage der Frequenzverteilung dieses Restgeräuschs werden die von der Steuereinheit zur Berechnung des Schwingungsmusters der Sekundärschwingung verwendeten Koeffizienten im Sinne einer Minimierung des Restgeräuschs bestimmt. Das aus der DE 43 08 923 A1 be­ kannte System führt somit auf Grundlage der im Bereich der Geräuschquelle erfaßten Primärschwingung und des im Fahr­ gastraum erfaßten Restgeräuschs einen Regelprozeß zur Mini­ mierung des Restgeräuschs aus.

Der zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Regelpro­ zesses erforderliche Rechenaufwand ist sehr hoch, und ent­ sprechend verzögert reagiert das System auf eine Änderung der von der Geräuschquelle emittierten Primärschwingung. Darüber hinaus unterdrückt das bekannte System aufgrund des Regelprozesses auch Primärschwingungen von Geräuschquellen, in deren Nähe kein Sensor zur Erfassung eines entsprechen­ den Referenzsignals angeordnet ist. So kann es geschehen, daß das bekannte System auch solche Geräusche zumindest teilweise auslöscht, die entweder für den Fahrer im Hin­ blick auf sein Gefühl für die Straßenlage des Fahrzeugs und die Beschaffenheit des Fahrbahnuntergrunds wichtig sind, beispielsweise Reifengeräusche, oder die der Fahrer nicht unterdrückt haben möchte, beispielsweise Musik.

Zwar ist Musik im allgemeinen eine schnelle Aufeinander­ folge von Tönen und kann aufgrund der Langsamkeit des Re­ gelprozesses, der lediglich quasistationäre Geräusche aus­ zulöschen vermag, nicht vollständig unterdrückt werden. Je­ doch führt allein der Versuch des bekannten Systems, diese Geräuschquelle zu unterdrücken, zur Erzeugung eines als störend empfundenen Hintergrundrauschens. Darüber hinaus gibt es in einer Vielzahl von Musikstücken Passagen, in denen alle oder einzelne Instrumente lang anhaltende Töne, also quasistationäre Töne, spielen. Man denke nur an die Einleitung von "Also sprach Zarathustra" von Richard Strauß. Auf diese Passagen spricht das bekannte System an und unterdrückt die lang anhaltenden Töne, was den Musik­ genuß des Fahrers beeinträchtigt.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Beeinflussen von Schwingungen in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welche in der Lage ist, schneller auf eine sich ändernde Ge­ räuschemission zu reagieren, und zum anderen in der Lage ist, nur Geräusche wirklich störender Geräuschquellen zu unterdrücken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Vorrichtung zum Beeinflussen von Schwingungen in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs gelöst, umfassend eine Speichereinrichtung zum Speichern einer Mehrzahl vorbestimmter Schwingungsmu­ ster, eine Betriebszustands-Erfassungseinrichtung zum Er­ fassen eines Betriebszustands des Kraftfahrzeugs, eine Aus­ wahleinrichtung zum Auswählen eines Schwingungsmusters aus der Mehrzahl gespeicherter Schwingungsmuster in Abhängig­ keit von dem erfaßten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs und eine Schwingungsgeneratoreinrichtung zum Ausgeben von dem ausgewählten Schwingungsmuster entsprechenden Schwin­ gungen in den Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß nicht jeder Betriebszustand eines Kraftfahrzeugs hinsichtlich der Er­ zeugung störender Geräusche kritisch ist und daß sich die Störgeräusch-kritischen Betriebszustände des Kraftfahrzeugs anhand der Erfassungssignale der im Fahrzeug üblicherweise ohnehin vorhandenen Sensorik, beispielsweise der Sensorik für das Motormanagement, gut von nicht Geräusch-kritischen Betriebszuständen unterscheiden lassen. Erfindungsgemäß werden daher zumindest für die Störgeräusch-kritischen Betriebszustände des Kraftfahrzeugs Schwingungsmuster in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand in einer Speichereinrichtung abgelegt. Diese Schwingungsmuster über­ decken bevorzugt im wesentlichen den gesamten Frequenzbe­ reich des jeweils betrachteten Schwingungstyps. Im Falle akustischen Störschalls erstreckt sich dieser Frequenzbe­ reich von etwa 20 bis etwa 20000 Hz. Die Erfindung kann je­ doch bei über die Fahrzeugkarosserie übertragenen Vibratio­ nen eingesetzt werden. Die Untergrenze dieses Frequenzbereiches kann die 20 Hz jedoch deutlich unterschreiten.

Die Auswahleinrichtung greift erfindungsgemäß lediglich auf die in der Speichereinrichtung abgelegten Schwingungsmuster zu und wählt aus diesen das dem jeweiligen Betriebszustand des Fahrzeugs entsprechende Schwingungsmuster aus. Schließ­ lich wird das ausgewählte Schwingungsmuster von einem Schwingungsgenerator in eine in den Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs abgegebene Schwingung umgesetzt.

Die zur Bestimmung des jeweils erforderlichen Schwingungs­ musters durchzuführenden Schritte der Betriebszustandser­ fassung und des Speicherzugriffs können ungleich schneller durchgeführt werden als der bei dem bekannten System einge­ setzte komplexe Regelprozeß. Da das zur Sekundäremission verwendete Schallmuster darüber hinaus nicht aus im Betrieb des Fahrzeugs erfaßten Schwingungssignalen bestimmt wird, kann es ein zur Auslöschung lediglich bestimmter, im Fahr­ zeug vorhandener Geräuschquellen ausgelegtes Schwingungs­ muster sein. Beispielsweise kann das Schwingungsmuster auf die Unterdrückung der vom Antriebsstrang des Fahrzeugs her­ rührenden Geräusche beschränkt sein, wobei Geräusche, die beispielsweise von der Wechselwirkung der Reifen mit der Fahrbahn herrühren, oder Windgeräusche nicht berücksichtigt sind. Letztere Geräusche geben dem Fahrer ein Gefühl für die Beschaffenheit des Fahrbahnuntergrunds und für die Ge­ schwindigkeit des Fahrzeugs und sind somit für ein sicheres Fahren von hoher Wichtigkeit. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, daß die abgespeicherten Schwingungsmuster auch diese Geräuschquellen mitberücksichtigen.

Aus der DE 31 06 029 A1 ist eine Vorrichtung zur Beeinflus­ sung von Schwingungen in einem Fahrgastraum eines Kraft­ fahrzeugs bekannt, bei welchem ein der Drehzahl der Brenn­ kraftmaschine entsprechendes Schallsignal in den Fahrgast­ raum abgegeben wird, dessen Frequenz einer besonders stö­ renden Frequenz entspricht. Phasenlage und Amplitude des ausgegebenen Schallsignals werden in einem Regelprozeß auf Grundlage eines Referenzsignals bestimmt, das von einem im Fahrgastraum angeordneten Mikrophon erfaßt wird.

Aus der DE 40 26 070 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, mit deren Hilfe die zur Erfassung eines Schallsignals im Fahr­ gastraum erforderlichen Mikrophone an vom Kopf eines Fahr­ zeuginsassen entfernten Stellen angebracht sein können. Die bekannte Vorrichtung gewinnt aus den von diesen Mikrophonen erfaßten realen Schallsignalen ein virtuelles Schallsignal, welches einem virtuellen Mikrophonort in unmittelbarer Nähe des Kopfs des Fahrzeuginsassen entspricht.

Bei dem aus der DE 27 21 754 A1 bekannten System wird ein gespeichertes Vorlaufsignal als Anfangswellenform verwen­ det, die in einem Regelkreis im Sinne der Minimierung eines von einem Mikrophon erfaßten Restschallsignals verändert wird. Für den Sonderfall, daß der zu unterdrückende Pri­ märschall eine konstante Wellenform bei einer bestimmten, sich im Laufe der Zeit ändernden Folgefrequenz hat, ist in einer Mehrzahl von Speichern jeweils ein derartiges Vor­ laufsignal für einen bestimmten Frequenzbereich abgelegt.

Gemäß der GB 2 271 908 A wird in einem Regelkreis zur Be­ stimmung der in den Fahrgastraum auszusendenden Sekundär­ schwingung eine Fourier-Transformation der erfaßten Primär­ schwingung und nach Abschluß der Bearbeitung des Schwin­ gungsspektrums eine entsprechende Rücktransformation durch­ geführt. Durch die beiden Transformationen erhöht sich der für die Regelung erforderliche Rechenaufwand beträchtlich.

Obgleich die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beeinflussen von Schwingungen in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs vorstehend am Beispiel der Unterdrückung von Störschwingun­ gen in dem Fahrgastraum behandelt worden ist, ist festzu­ halten, daß die Beeinflussung auch in einer Änderung einer unerwünschten Schwingung in eine erwünschte Schwingung in Abhängigkeit des Betriebszustands des Fahrzeugs bestehen kann. So kann beispielsweise daran gedacht werden, die Motorgeräusche eines Kleinwagens im Fahrgastraum dieses Kleinwagens in die Motorgeräusche eines Sportwagens abzuän­ dern. Auch können dem Fahrer tatsächlich nicht vorhandene Vibrationen der Fahrzeugkarosserie simuliert werden. Bei­ spielsweise wird von Fahrern eines mit einem stufenlos ver­ stellbaren Getriebe ausgerüsteten Fahrzeugs das Fehlen des Schaltruckens als unangenehm empfunden. Dieses Schaltrucken kann nun unter Verwendung geeigneter Stellglieder simuliert werden. Diese Stellglieder können beispielsweise aktive Sitzlager oder/und aktive Getriebelager oder/und aktive Differentiallager oder/und aktive Achslager umfassen.

Mit Hilfe einer dem Schwingungsgenerator zugeordneten Auslöseeinrichtung kann durch Übermittlung eines Auslösesi­ gnals an die Schwingungsgeneratoreinrichtung sichergestellt werden, daß die dem ausgewählten Schwingungsmuster entspre­ chende Schwingung gegenphasig zu der auf den Fahrgastraum einwirkenden Primärschwingung ausgegeben wird. Umfaßt hier­ bei die Auslöseeinrichtung wenigstens einen in dem Fahr­ gastraum, vorzugsweise im Bereich eines Kopfes eines Fahr­ zeuginsassen angeordneten Schwingungssensor, so kann das Auslösesignal auf Grundlage der tatsächlich auf den Fahr­ gastraum einwirkenden, vorzugsweise der von einem Fahr­ zeuginsassen empfundenen Schwingungen, bestimmt werden. Hierdurch können insbesondere Verzerrungs- oder Interfe­ renzeffekte ausgeschlossen werden, welche bei einer von dem Fahrgastraum bzw. dem Fahrzeuginsassen entfernten Anordnung des Schwingungssensors durch die Übertragungsstrecke zwi­ schen dem Ort des Schwingungssensors und dem Fahrgastraum bzw. dem Kopf des Fahrzeuginsassen herrühren.

In Weiterbildung der Auslöseeinrichtung wird vorgeschlagen, daß diese einen Hüllkurvenschar-Generator umfaßt zum Erzeu­ gen einer vorbestimmten, sich in ihrer Phasenlage zu den Primärschwingungen ändernden Hüllkurvenschar in Abhängig­ keit des Betriebszustands des Kraftfahrzeugs, sowie einen Auslösesignal-Generator umfaßt zur Ausgabe des Auslösesi­ gnals, wenn die Hüllkurvenschar die Primärschwingung für eine vorbestimmte Zeitdauer vollständig überdeckt hat. Die vorbestimmte Zeitdauer kann hierbei sehr kurz bemessen sein, beispielsweise lediglich einige Hundertstel Sekunden betragen, so daß die Überdeckung der Primärschwingung durch die Hüllkurvenschar lediglich über einige Schwingungsextre­ ma hinweg überprüft wird.

Wie vorstehend bereits erwähnt, kann die Betriebszustands- Erfassungseinrichtung übliche, für das Motormanagement vor­ gesehene Sensoren umfassen. Vorteilhafterweise umfaßt sie jedoch auch Sensoren, deren Ausgangssignale Auskunft über den Beladungszustand des Kraftfahrzeugs geben, insbesondere darüber, wieviele Personen auf welchen Sitzen im Fahrgast­ raum Platz genommen haben. Insbesondere kann die Betriebs­ zustands-Erfassungseinrichtung einen Drehzahl-Sensor zur Erfassung der Drehzahl des Motors des Kraftfahrzeugs oder/und einen Geschwindigkeits-Sensor zur Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs oder/und einen Dros­ selklappen-Sensor zur Erfassung des Öffnungsgrads einer Drosselklappe des Motors des Kraftfahrzeugs oder/und einen Gang-Sensor zur Erfassung des eingelegten Gangs eines Getriebes des Kraftfahrzeugs oder/und einen Längsbeschleu­ nigungs-Sensor zur Erfassung einer Längsbeschleunigung der Karosserie des Kraftfahrzeugs oder/und einen Seitenbe­ schleunigungs-Sensor zur Erfassung einer Seitenbeschleuni­ gung der Karosserie des Kraftfahrzeugs oder/und wenigstens einen Beladungs-Sensor zur Erfassung eines Beladungszu­ stands des Kraftfahrzeugs umfassen.

Um auch einem Fahrer, der sich noch nicht an die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Beeinflussen der Schwingungen in dem Fahrgastraum gewöhnt hat, auf eine möglicherweise auftretende Störung oder Fehlfunktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufmerksam machen zu können, wird vorgeschlagen, daß sie ferner eine Überwachungsein­ richtung zur Überwachung ihrer ordnungsgemäßen Funktion und gewünschtenfalls eine der Überwachungseinrichtung zugeord­ nete Anzeigeeinrichtung umfaßt, welche bei Erfassung einer Störung durch die Überwachungseinrichtung einem Benutzer des Fahrzeugs das Vorhandensein der Störung anzeigt.

Das Spektrum der von einer Quelle ausgehenden und auf den Fahrgastraum einwirkenden Primärschwingung ändert sich im Laufe der Zeit aufgrund einer verschleißbedingten Alterung der die Übertragungsstrecke zwischen der Quelle und dem Fahrgastraum definierenden Bauteile des Kraftfahrzeugs. Folglich sind zur Unterdrückung dieser Primärschwingungen bei einem alten Fahrzeug andere Schwingungsmuster erforder­ lich als bei einem neuwertigen Fahrzeug. Um nun die Schwin­ gungsmuster an den Alterungszustand bzw. Verschleißzustand des Kraftfahrzeugs anpassen zu können, wird in Weiter­ bildung der Erfindung vorgeschlagen, daß sie mit einer Schnittstelle zum Anschluß einer Abstimmeinrichtung zum Festlegen von in der Speichereinrichtung abzuspeichernden Schwingungsmustern in Abhängigkeit von vorbestimmten Be­ triebszuständen des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Die Abstimmeinrichtung kann beispielsweise bei der Durchfüh­ rung der regelmäßigen Inspektionen des Fahrzeugs über die Schnittstelle an die erfindungsgemäße Vorrichtung ange­ schlossen werden und an die Speichereinrichtung die dem jeweiligen Verschleißzustand des Fahrzeugs entsprechenden Schwingungsmuster übergeben.

Grundsätzlich kann die Abstimmeinrichtung einfach von einer externen Speichereinrichtung gebildet sein, welche der Speichereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor­ bestimmte, dem jeweiligen Verschleißzustand entsprechende Schwingungsmuster übergibt. Eine individuelle und somit über einen längeren Zeitraum effektive Beeinflussung der Schwingungen in dem Fahrgastraum kann dadurch erzielt wer­ den, daß die Abstimmeinrichtung einen im Fahrgastraum ange­ ordneten Schwingungssensor zur Erfassung der sich aus der Überlagerung der Primärschwingung und der dem ausgewählten Schwingungsmuster entsprechenden Schwingung ergebenden Summenschwingung und eine Optimierungseinrichtung zum fre­ quenzspezifischen Verändern des Schwingungsmusters umfaßt.

Hierbei kann die Optimierungseinrichtung wenigstens einen Komparator umfassen, der die Amplitude der erfaßten Summen­ schwingung in Abhängigkeit der Schwingungsfrequenz mit ei­ nem gewünschtenfalls frequenzabhängigen Schwellenwert ver­ gleicht und ein entsprechendes Komparatorsignal an eine Schwingungsmuster-Änderungseinrichtung ausgibt, welche bei­ spielsweise nach Art eines Synthesizers das Schwingungs­ muster zur Minimierung der Amplitude der erfaßten Summen­ schwingung in Abhängigkeit des Komparatorsignals ändert.

Wie vorstehend bereits erwähnt, können die Schwingungen akustische Schallschwingungen sein, wobei dann bevorzugt Lautsprecher als Schwingungsgeneratoreinrichtung und Mikro­ phone als Schwingungssensoren verwendet werden. Da Kraft­ fahrzeuge heute üblicherweise mit einer Beschallungsanlage, insbesondere einer HIFI-Anlage, ausgestattet sind, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, zur Ausgabe der Sekundärschallschwingung zumindest auf die Lautsprecher, wenn möglich auch auf die Endstufe, dieser Beschallungs­ anlage zurückzugreifen.

Zur Vermeidung von Verzerrungs- oder Interferenz-Effekten, welche sich nachteilig auf das Ergebnis der Schwingungsbe­ einflussung auswirken, wird ferner vorgeschlagen, daß die Mikrophone in der Nähe eines Bereichs angeordnet sind, in welchem bei Fahrt des Kraftfahrzeugs die Ohren wenigstens eines Fahrzeuginsassen angeordnet sind. Hierdurch kann in einfacher Weise eine Übertragungsstrecke zwischen dem Kopf eines Fahrzeuginsassen, insbesondere des Fahrers, und der Anbringungsstelle der Mikrophone minimal gehalten werden.

Die Erfindung ist, wie vorstehend bereits erwähnt, auch auf Vibrationen anwendbar, welche als Körperschall von der Vibrationsquelle in den Fahrgastraum zum Fahrzeuginsassen hin übertragen werden.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Beeinflussen von Schwingungen in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs. Hinsichtlich der Ausfüh­ rungsvarianten dieses Verfahrens und deren jeweiliger Vor­ teile sei auf die vorstehende Beschreibung der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung verwiesen.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Erkennung von Defekten an einem Kraftfahrzeug, umfassend eine Speichereinrichtung zum Spei­ chern einer Mehrzahl vorbestimmter Schwingungsmuster, eine Betriebszustands-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands des Kraftfahrzeugs, einen Schwingungssen­ sor zum Erfassen von Schwingungen in einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs und eine Komparatoreinrichtung zum Verglei­ chen des Schwingungsmusters der in dem Fahrgastraum erfaß­ ten Schwingungen mit einem dem erfaßten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs entsprechenden und in der Speichereinrich­ tung gespeicherten Schwingungsmuster sowie zur Ausgabe ei­ nes die Abweichungen der beiden Schwingungsmuster voneinan­ der angebenden Signals. Wie vorstehend erwähnt, führen Al­ terung und Verschleiß der Bauteile des Fahrzeugs zu einer Änderung des Frequenzspektrums der von der Schwingungs­ quelle emittierten Primärschwingung. Wie man leicht ein­ sieht, rufen auch Defekte entsprechende Änderungen des Schwingungsspektrums hervor. Im folgenden sei anhand eines einfachen Beispiels die Auswirkung eines derartigen Defekts auf das Primärschwingungsspektrums sowie eine Möglichkeit zur Erfassung und Analyse dieses Defekts erläutert:

Es sei angenommen, daß ein bestimmtes betrachtetes Bauteil zu dem Primärschwingungsspektrum aufgrund von Resonanzef­ fekten einen Beitrag liefert, der somit im wesentlichen bei der Eigenfrequenz des betrachteten Bauteils konzentriert ist. Erleidet dieses Bauteil nun einen Defekt, so ändert sich seine Eigenfrequenz und verschiebt sich das Frequenz­ spektrum seines Schwingungsbeitrags zum Primärschwingungs­ spektrum. Da das in der Speichereinrichtung abgelegte Schwingungsmuster für das defektfreie Fahrzeug bestimmt worden ist, treten in der von dem Schwingungssensor im Fahrgastraum erfaßten Summenschwingung an zwei Stellen Si­ gnalspitzen auf, nämlich bei der Eigenfrequenz des nicht defekten Bauteils (dieser Beitrag rührt von der dem abge­ speicherten Schwingungsmuster entsprechenden, in den Fahr­ gastraum emittierten Sekundärschwingung her) und bei der Eigenfrequenz des defekten Bauteils (dieser Beitrag rührt von der von der Schwingungsquelle stammenden, auf den Fahr­ gastraum einwirkenden Primärschwingung her).

Diese beiden in dem Summensignal auftretenden Schwingungs­ beiträge können von der Komparatoreinrichtung erfaßt und in Form eines die Abweichungen der beiden Schwingungsmuster voneinander angebenden Signals angezeigt werden. Aus der Frequenz des dem defektfreien Bauteil entsprechenden Schwingungsbeitrags kann darauf geschlossen werden, welches Bauteil defekt ist, und aus der Differenz der Frequenzen der beiden Schwingungsbeiträge kann auf die Art des Defekts geschlossen werden, beispielsweise Zahnbruch im Getriebe, Verschleiß im Antriebsstrang oder dergleichen.

Um eine von Rauschen möglichst nicht beeinträchtigte Defek­ terfassung ermöglich zu können, wird vorgeschlagen, daß die Komparatoreinrichtung eine Filtereinrichtung umfaßt, welche nur solche Komponenten des die Abweichungen der beiden Schwingungsmuster voneinander angebenden Signals passieren läßt, deren Signalstärke einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

Um dem Reparaturpersonal die Arbeit zu erleichtern, kann ferner vorgesehen sein, daß die Vorrichtung eine weitere Speichereinrichtung umfaßt zum Speichern des die Abweichun­ gen der beiden Schwingungsmuster voneinander angebenden Signals.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die Erfindung schließlich auch ein Verfahren zur Erkennung von Defekten an einem Kraftfahrzeug. Hinsichtlich der Ausführungsvarian­ ten dieses Verfahrens und deren Vorteile sei auf die vor­ stehende Beschreibung der Vorrichtung zur Erkennung von Defekten verwiesen.

Die Erfindung wird im folgenden an einigen Ausführungsbei­ spielen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:

Fig. 1 ein Kraftfahrzeug, das mit einer ersten Ausfüh­ rungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beeinflussung von akustischen Schallschwingungen ausgestattet ist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise der Auslöseeinrichtung;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, wobei jedoch an die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Abstimmeinrich­ tung angeschlossen ist;

Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild zur Erläuterung der Funktionsweise der Abstimmeinrichtung;

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, bei welcher das Kraftfahrzeug jedoch zusätzlich mit einer Vorrich­ tung zur Erfassung und Analyse von Defekten verse­ hen ist;

Fig. 6 eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktion der Vorrichtung zur Erfassung und Analyse von Defekten;

Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise der Defekt-Erfassungseinrichtung gemäß Fig. 5; und

Fig. 8 ein Kraftfahrzeug, welches mit einer Vorrichtung zum Beeinflussen von Vibrationsschwingungen ausge­ stattet ist.

In Fig. 1 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Vorrich­ tung zum Beeinflussen von akustischen Schallschwingungen im Fahrgastraum 12 eines Kraftfahrzeugs 14 dargestellt. Unter akustischen Schallschwingungen werden hierbei über die Luft übertragene, vom menschlichen Ohr hörbare Schwingungen ver­ standen, deren Frequenzen üblicherweise in einem Bereich von etwa 20 Hz bis etwa 20000 Hz liegen. Beim Betrieb des Kraftfahrzeugs 14 sind im Fahrgastraum 12 Geräusche zu hö­ ren, die beispielsweise vom Antriebsstrang des Kraftfahr­ zeugs herrühren. Stellvertretend für den Motor, Getriebe, Differential und dergleichen umfassenden Antriebsstrang ist in Fig. 1 die Brennkraftmaschine 16 des Kraftfahrzeugs 14 als Quelle für die auf den Fahrgastraum 12 einwirkenden Primärschwingungen P dargestellt.

Eine Betriebszustands-Erfassungseinheit 18 erfaßt unter Verwendung einer Mehrzahl von Sensoren den zu einem belie­ bigen Zeitpunkt vorliegenden Betriebszustand des Kraftfahr­ zeugs 14. Diese Sensoren umfassen einen Drehzahl-Sensor 20 zu Erfassung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 16, einen Drosselklappenöffnungs-Sensor 22 zur Erfassung eines Last­ zustands der Brennkraftmaschine 16, einen Gang-Sensor 24 zur Erfassung des eingelegten Gangs eines Getriebes des Kraftfahrzeugs 14, Längsbeschleunigungs-Sensoren 26 (in Fig. 1 nur einer dargestellt), Seitenbeschleunigungs-Senso­ ren 28 (in Fig. 1 ebenfalls nur einer dargestellt) zur Erfassung der auf die Fahrzeugkarosserie 14 einwirkenden Längs- und Seitenbeschleunigungen, einen Fahrzeuggeschwin­ digkeits-Sensor 30 zur Erfassung der Geschwindigkeit, mit welcher sich das Fahrzeug bewegt, sowie Beladungssensoren 32 zur Erfassung des Beladungszustands des Fahrzeugs 14.

Die Beladungssensoren 32 können in Sitzpolstern 34a von Fahrzeugsitzen 34 eingebaute Druck-Sensoren umfassen, wie sie in Kraftfahrzeugen beispielsweise bereits verwendet werden, um einem Fahrzeuginsassen, der sich auf einem der Sitze 34 des Fahrzeugs 14 niedergelassen hat, vor Fahrtbe­ ginn darauf aufmerksam zu machen, daß er seinen Sicher­ heitsgurt noch anlegen muß. Weiterhin kommen als Beladungs­ sensoren insbesondere im Bereich der Hinterachse angeord­ nete Wege-Sensoren in Betracht, welche die Längenänderung eines Hinterachs-Schwingungsdämpfers infolge Beladens des Kofferraums erfassen.

Die Betriebszustands-Erfassungseinheit 18 übermittelt einer Auswahleinrichtung 36 ein aus den Ausgangssignalen der Sen­ soren 20-32 gebildetes Betriebszustandssignal BZ. Die Auswahleinrichtung 36 ist ferner mit einer Speicherein­ richtung 38 verbunden, in welcher zumindest für die Stör­ schall-kritischen Betriebszustände BZ Schwingungsmuster SM abgelegt sind. Ein dem Betriebszustand BZ zugeordnetes Schwingungsmuster SM(BZ) wird von der Auswahleinrichtung 36 aus der Speichereinrichtung 38 geladen und zur Unterdrüc­ kung der von der Schwingungsquelle 16 in diesen Betriebszu­ stand BZ emittierten Primärschwingung P(BZ) im Fahrgastraum 12 verwendet.

Damit die Primärschwingung P effektiv unterdrückt werden kann, ist es erforderlich, eine aus dem Schwingungsmuster SM generierte Sekundärschwingung S in Gegenphase zu der Primärschwingung P in den Fahrgastraum 12 zu emittieren. Zur Gewährleistung der Gegenphasigkeit führt die Auswahl­ einrichtung 36 das Schwingungsmuster SM einer Auslöseein­ richtung 39 zu, deren Funktion anhand von Fig. 2 näher erläutert werden wird.

Die Auslöseeinrichtung 39 umfaßt einen Hüllkurvenschar-Ge­ nerator 39a, der in Abhängigkeit des ihm von der Betriebs­ zustands-Erfassungseinheit 18 zugeführten Betriebszustands­ signal BZ eine Hüllkurvenschar H erzeugt, die den Bereich zwischen den in Fig. 2 gestrichelt dargestellten extremen Hüllkurven H1 und H2 überdeckt. Die Auslöseeinrichtung 39 umfaßt ferner einen Auslösesignal-Generator 39b, der die ihm von dem Hüllkurvenschar-Generator 39a zugeführte Hüll­ kurvenschar H mit einem ihm von einem im Fahrgastraum 12 angeordneten Mikrophon 40 zugeführten Schwingungssignal (in Fig. 2 strichpunktiert dargestellt) daraufhin vergleicht, ob dieses von dem Mikrophon 40 erfaßte Schwingungssignal für eine vorbestimmte Zeitdauer vollständig von der Hüll­ kurvenschar H überdeckt worden ist. Diese Zeitdauer ent­ spricht hierbei der zeitlichen Aufeinanderfolge einiger Schwingungsextrema der von dem Mikrophon 40 erfaßten Schwingungen und liegt in der Größenordnung einiger Hundertstel Sekunden.

Zur Herbeiführung der vollständigen Überdeckung verschiebt der Auslösesignal-Generator 39b die Phasenlage der Hüllkur­ venschar H relativ zu dem erfaßten Schwingungssignal. Ist die Überdeckungsbedingung für die vorbestimmte Zeitdauer erfüllt, so gibt der Auslösesignal-Generator ein die be­ stimmte Phasenverschiebung Φ angebendes Auslösesignal an einen Phasenschieber 39c aus, der von der Auswahleinrich­ tung 36 das Schwingungsmuster SM empfängt und ein phasen­ verschobenes Schwingungsmuster SM' bildet. Das phasenver­ schobene Schwingungsmuster SM' wird an eine Endstufe 42 ausgegeben, welche es zur Ausgabe als Sekundärschwingungen S in den Fahrgastraum 12 an einen Lautsprecher 44 weiter­ leitet.

Das der Auslöseeinrichtung 39 zugehörige Mikrophon 40 ist bevorzugt in den Kopfstützen 34b des Fahrersitzes 34 ange­ ordnet. Aufgrund des minimalen Abstands zwischen den Ohren eines Fahres und dem Mikrophon 40 ist gewährleistet, daß das Mikrophon praktisch das gleiche "hört" wie der Fahrer, insbesondere ohne daß es aufgrund einer längeren Übertra­ gungsstrecke zwischen dem Ort der Ohren des Fahrers und dem Ort des Mikrophons zu Verzerrungseffekten, Interferenzef­ fekten oder dergleichen kommen könnte. Anstelle des einen Mikrophons 40 kann auch eine Mehrzahl von Mikrophonen vor­ gesehen sein, die gegebenenfalls in sämtlichen Kopfstützen der Vorder- und Rücksitze des Fahrzeugs 14 angeordnet sein können.

Sollte in dem Kraftfahrzeug 14 bereits eine Beschallungsan­ lage, beispielsweise eine HIFI-Anlage mit Rundfunkempfänger und Kassetten- oder CD-Teil vorhanden sein, so kann die er­ findungsgemäße Vorrichtung von der Endstufe bzw. den End­ stufen und dem Lautsprecher bzw. den Lautsprechern dieser Beschallungsanlage Gebrauch machen, wodurch sich die Kosten für die erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend reduzie­ ren.

Nachzutragen ist noch, daß die Vorrichtung 10 ferner eine Überwachungseinrichtung 33 umfassen kann, welche die ord­ nungsgemäße Funktion ihrer einzelnen Komponenten laufend oder in regelmäßigen Zeitabständen überprüft und bei Erfas­ sung einer Störung ein entsprechendes akutisches oder/und optisches Signal an eine Anzeigeeinheit 35 ausgibt. Die zur Überprüfung der einzelnen Komponenten erforderlichen Ver­ bindungen zwischen der Überwachungseinrichtung 33 und die­ sen Komponenten sind in Fig. 1 der Übersichtlichkeit hal­ ber nicht dargestellt.

Festzuhalten ist ferner, daß, obgleich die erfindungsgemäße Vorrichtung vorstehend am Beispiel der Unterdrückung der von der Störquelle 16 ausgehenden Primärschwingungen P be­ schrieben worden ist, es ebenso möglich ist, diese Pri­ märschwingungen P mit Hilfe der aus den gespeicherten Schwingungsmustern SM generierten Sekundärschwingungen S nicht zu unterdrücken, sondern in gewünschter Art und Weise zu verändern. Beispielsweise könnte daran gedacht werden, die Motorgeräusche P eines Kleinwagens durch gezielte Über­ lagerung mit geeigneten Sekundärschwingungen S derart zu verändern, daß man im Fahrgastraum 12 den Eindruck bekommt, als fahre man in einem Sportwagen.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zum Beeinflussen von Schwingungen in einem Fahrgastraum eines Fahrzeugs dargestellt, welche im wesentlichen der Ausführungsform gemäß Fig. 1 entspricht. In Fig. 3 sind daher analoge Teile mit gleichen Bezugszei­ chen versehen wie in Fig. 1, jedoch vermehrt um die Zahl 100. Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 wird im folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der Aus­ führungsform gemäß Fig. 1 unterscheidet, auf deren Be­ schreibung ansonsten hiermit ausdrücklich verwiesen sei.

Die Vorrichtung 110 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung insbesondere dadurch, daß die Be­ triebszustands-Erfassungseinheit 118, die Auswahleinrich­ tung 136 und die Speichereinrichtung 138 mit Schnittstellen 146a, 146b bzw. 146c versehen sind, welche zum Anschluß ei­ ner Abstimmeinrichtung 148 dienen. Diese Abstimmeinrichtung 148 kann beispielsweise bei der Durchführung der regelmäßi­ gen Inspektionen des Fahrzeugs 114 an die Vorrichtung 110 angeschlossen werden, um die in der Speichereinrichtung 138 gespeicherten Schwingungsmuster SM an den jeweiligen Alte­ rungs- bzw. Verschleißzustand des Kraftfahrzeugs 114 anzu­ passen.

Mit Bezug auf Fig. 4 wird im folgenden Aufbau und Funktion der Abstimmeinrichtung 148 beschrieben werden. Einem Schwellenwertkomparator 148a wird von einem Mikrophon 150, das im Fahrgastraum 112 angeordnet ist, ein Schwingungssi­ gnal M zugeführt. Der Komparator 148a vergleicht dieses Schwingungssignal M mit einem Schwellenwert T, der in dem dargestellten Beispiel für alle Frequenzen f des Schwin­ gungssignals M den gleichen Wert aufweist. Grundsätzlich kann der Schwellenwert T jedoch auch einen frequenzabhängi­ gen Wert aufweisen. Überschreitet das Schwingungssignal M den Schwellenwert T bei einer bestimmten Schwingungsfre­ quenz f₀, so wird ein entsprechendes Erfassungssignal an eine Schwingungsmuster-Änderungseinrichtung 148b, bei­ spielsweise einen Synthesizer, ausgegeben. Der Synthesizer 148b hat in Abhängigkeit des ihm von der Betriebszustands- Erfassungseinrichtung 118 zugeführten Betriebszustandssi­ gnal BZ aus der Speichereinrichtung 138 das entsprechende Schwingungsmuster SMalt geladen. Er verändert dieses Schwingungsmuster SMalt bei der vom Komparator 148a be­ stimmten Frequenz f₀ im Sinne einer Minimierung des vom Mi­ krophon 150 erfaßten Schwingungssignals M und erzeugt so ein neues Schwingungsmuster SMneu, welches (über die Aus­ wahlvorrichtung 136, die Auslösevorrichtung 139 und die Endstufe 142) dem Lautsprecher 144 zugeführt wird.

Stellt der Komparator 148a fest, daß das von dem Mikrophon 150 erfaßte Schwingungssignal M den Schwellenwert T bei keiner Frequenz überschreitet, so gibt der Komparator 148a einen Speicherbefehl an einen Schalter 148c, so daß für den erfaßten Betriebszustand BZ nunmehr das angepaßte Schwin­ gungsmuster SMneu anstelle des bislang gespeicherten Schwingungsmusters SMalt in der Speichereinrichtung 138 abgespeichert wird.

Obgleich bei der vorstehenden Ausführungsform die Abstimm­ einrichtung 148 die Veränderung der in der Speichereinrich­ tung 138 abgespeicherten Schwingungsmuster in einen Regel­ prozeß durchführt, ist es ebenso möglich, daß die Abstimm­ vorrichtung fest vorgegebene Schwingungsmuster enthält, die beispielsweise anhand von Testfahrzeugen mit bestimmten Verschleißzuständen festgelegt worden sind. Die Abstimmein­ richtung kann dann einfach diejenigen Schwingungsmuster, die dem jeweiligen Verschleißzustand des Fahrzeugs, an das die Abstimmvorrichtung gerade angeschlossen ist, entspre­ chen, in die Speichereinrichtung 138 dieses Fahrzeugs 114 überspielen. Der Verschleißzustand kann hierbei beispiels­ weise aufgrund des Kilometerzählerstands ermittelt werden. Schließlich ist es grundsätzlich auch möglich, die Abstimm­ einrichtung in ständiger Verbindung mit der Vorrichtung 110 zu belassen.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung und Analyse von Defekten des Fahrzeugs eingesetzt werden kann. Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 entspricht im we­ sentlichen der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2. Daher sind in Fig. 5 analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1 und 2, jedoch vermehrt um die Zahl 200. Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 wird im folgen­ den nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 unterscheidet, auf deren Be­ schreibung ansonsten hiermit ausdrücklich verwiesen sei.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 insbesondere dadurch, daß neben der Vorrichtung 210 zum Beeinflussen von Schwingungen im Fahrgastraum 212 ferner eine Vorrichtung 254 zum Erfas­ sen und Analysieren von Defekten des Fahrzeugs 214 vorge­ sehen ist. Die Vorrichtung 254 ist zum einen über eine Schnittstelle 246a mit der Betriebszustands-Erfassungsein­ richtung 218 und zum anderen mit einem im Fahrgastraum 212 angeordneten Mikrophon 256 verbunden. Das Mikrophon 256 erfaßt eine Summenschwingung im Fahrgastraum 212, die sich aus einer Überlagerung der von der Störquelle 216 herrüh­ renden Primärschwingung P und der von der Vorrichtung 210 über den Lautsprecher 244 ausgegebenen Sekundärschwingung S ergibt. Die Vorrichtung 254 bestimmt anhand des vom Mikro­ phon 256 erfaßten Summensignals, ob ein Defekt vorliegt und ordnet diesen Defekt gegebenenfalls einem bestimmten Bau­ teil, günstigstenfalls sogar unter Angabe der Art des De­ fekts dieses Bauteils, zu. Die vorstehend genannten Infor­ mationen werden dann auf einer Anzeigevorrichtung 258 zur Anzeige gebracht.

Die Defekterfassungs- und -analysevorrichtung 254 umfaßt gemäß Fig. 6 eine Speichereinrichtung 254a, welche in Abhängigkeit des ihr übermittelten Betriebszustands BZ ein zugehöriges Schwingungsmuster ausliest und an eine Kompara­ toreinrichtung 254b übergibt. Diese vergleicht dieses Schwingungsmuster mit dem ihr vom Mikrophon 256 zugeführten Signal und führt das sich ergebende Vergleichssignal einer Filtereinrichtung 254c zu. Die Filtereinrichtung 254c läßt nur solche Komponenten des die Abweichungen der beiden Schwingungsmuster voneinander angebenden Vergleichssignals passieren, deren Signalstärke einen vorbestimmten Schwelen­ wert Th' überschreitet. Das sich ergebende Signal wird einer Diagnoseeinrichtung 254d zur Analyse des möglicherweise aufgetretenen Defekt übermittelt. Das Diagnoseergebnis wird zum einen in einer weiteren Speichereinrichtung 254e gespeichert und zum anderen auf der Anzeigeinrichtung 258 angezeigt. Gewünschtenfalls speichert die weitere Speichereinrichtung 254e auch das die Abweichungen der beiden Schwingungsmuster voneinander ange­ benden Signal.

Im folgenden soll anhand von Fig. 7 die Arbeitsweise der Diagnoseeinrichtung 254d näher erläutert werden. Hierzu sei ein einziges Bauteil der Störquelle 216 betrachtet, dessen Störgeräusch aufgrund von Resonanz im wesentlichen um die Eigenfrequenz f₀ dieses Bauteils konzentriert ist. Das Spektrum des nicht defekten Bauteils ist in Fig. 7 gestri­ chelt bei P dargestellt. Das zur Unterdrückung dieses Stör­ geräuschs P erforderliche Sekundärschwingungsspektrum ist in Fig. 7 mit durchgezogener Linie bei S dargestellt. Wie man leicht einsieht, kommt es bei Überlagerung dieser bei­ den Spektren aufgrund destruktiver Interferenz zur Aus­ löschung des Störgeräuschs.

Erleidet nun das Bauteil einen Defekt, erleidet beispiels­ weise das Getriebe einen Zahnbruch, so verschiebt sich seine Eigenfrequenz und somit auch das von ihm emittierte Spektrum. Dieses verschobene Spektrum ist in Fig. 7 strichpunktiert bei P' dargestellt. Überlagert man nun das Störspektrum P' mit dem Sekundärspektrum S. so kommt es nicht zur destruktiven Interferenz. Vielmehr enthält das Summenspektrum zwei Signalspitzen, von denen die eine bei der Frequenz f₀' von dem Störspektrum P' des defekten Bau­ teils herrührt und die andere bei der Frequenz f₀ von dem nun eigentlich nicht mehr erforderlichen Sekundärspektrum S herrührt. Aus der Signalspitze S kann die Diagnoseeinrich­ tung 254d die "nicht defekte" Eigenfrequenz f₀ bestimmen und anhand dieser charakteristischen Eigenfrequenz ermit­ teln, welches Bauteil defekt ist. Aus der Frequenzdifferenz der "defekten" Eigenfrequenz f₀' des Defektspektrums P' und der vorstehend genannten "nicht defekten" Eigenfrequenz f₀ des Bauteils kann bei weiterer Kenntnis des momentanen Be­ triebszustands BZ des Fahrzeugs 214 auch auf die Art bzw. die Schwere des Defekts rückgeschlossen werden.

Die Diagnoseeinrichtung 254d kann aber auch bei einem Fahr­ zeug 214 zum Einsatz kommen, das nicht mit einer Vorrich­ tung 210 zum Beeinflussen von Schwingungen ausgerüstet ist. In diesem Fall erfaßt das Mikrophon 256 das von den Pri­ märschwingungen P im Fahrgastraum 212 erzeugte Geräusch. Die Diagnoseeinrichtung 254d vergleicht dann das Schwin­ gungsmuster dieses Geräuschs mit einem in ihr gespeicherten und dem jeweiligen Betriebszustand BZ des Fahrzeugs 214 entsprechenden Sekundärschwingungsmuster S, wie dies vor­ stehend anhand von Fig. 7 erläutert worden ist. Wie vor­ stehend erwähnt, gehört die Betriebszustands-Erfassungsein­ heit 18 bzw. hier 218 zu der üblicherweise in einem Fahr­ zeug vorhandenen Sensorik.

Obgleich die erfindungsgemäße Vorrichtung vorstehend anhand des Beispiels der Beeinflussung von akustischen Schall­ schwingungen beschrieben worden ist, ist sie, wie bereits mehrfach erwähnt, grundsätzlich auch bei Vibrationsschwin­ gungen einsetzbar, welche über die Karosserie des Fahrzeugs als Körperschall übertragen werden. In Fig. 8 ist eine Ausführungsform für diesen Anwendungsfall dargestellt. Die Ausführungsform gemäß Fig. 8 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform der Fig. 1. Daher werden analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1, jedoch vermehrt um die Zahl 300. Die Ausführungsform gemäß Fig. 8 wird im folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich ver­ wiesen sei.

Die Vorrichtung 310 zur Beeinflussung von Vibrationsschwin­ gungen unterscheidet sich von der Vorrichtung 10 zur Beein­ flussung von akustischen Schallschwingungen insbesondere dadurch, daß die Auslöseeinrichtung 399 anstelle eines Mi­ krophons (entsprechend dem Mikrophon 40) mit einem Vibrati­ onssensor 360 verbunden ist. Die Bestimmung des Phasenwin­ kels, um welchen das in der Speichereinrichtung gespei­ cherte Schwingungsmuster SM zur Unterdrückung der von der Störquelle 316 ausgehenden Primärvibrationen verschoben werden muß, erfolgt auf Grundlage des von dem Vibrations­ sensor 360 erfaßten Vibrationssignals in der gleichen Art und Weise, wie dies vorstehend für das von dem Mikrophon 40 erfaßte akustische Schallsignal beschrieben worden ist. Das phasenverschobene Vibrationsmuster SM' wird über eine End­ stufe 342 an einen oder mehrere Vibrationsgeneratoren aus­ gegeben. Diese Vibrationsgeneratoren können aktive Sitzla­ ger 362 für die im Fahrgastraum 312 angeordneten Sitze 334, aktive Getriebelager 367, aktive Differentiallager 366 so­ wie aktive Achslager 368 umfassen. Die von diesen Vibrati­ onsgeneratoren 362-368 erzeugten Vibrationen überlagern sich den von der Störquelle ausgehenden Vibrationen im Sinne einer Unterdrückung der Auswirkungen dieser Vibratio­ nen auf die im Fahrgastraum 312 sitzenden Fahrzeuginsassen. Die Vibrationsgeneratoren 362-368 sind in Fig. 8 durch Dreiecke symbolisiert zur leichteren Unterscheidung von den Sensoren 320-330 und 360, die durch Quadrate symbolisiert sind.

Grundsätzlich kann die Vorrichtung 310 auch zur gezielten Erzeugung von Vibrationen eingesetzt werden. Beispielsweise kann bei einem Fahrzeug 314 mit Automatikgetriebe oder stu­ fenlos verstellbarem Getriebe der zu geringe oder überhaupt nicht vorhandene Schaltruck verstärkt bzw. simuliert wer­ den, so daß ein derartige Getriebe nicht gewohnter Fahrer das ihm gewohnte Fahrgefühl hat.

Claims (31)

1. Vorrichtung (10) zum Beeinflussen von Schwingungen in einem Fahrgastraum (12) eines Kraftfahrzeugs (14), umfas­ send

• 1. eine Betriebszustand-Erfassungseinrichtung (18) zum Erfassen eines Betriebszustands (BZ) des Kraftfahrzeugs (14),
• 2. eine Einrichtung (36) zum Bereitstellen eines Schwin­ gungsmusters in Abhängigkeit von dem erfaßten Betriebs­ zustand (BZ) des Kraftfahrzeugs (14), und
• 3. eine Schwingungsgeneratoreinrichtung (39-42-44) zum Ausgeben von dem ausgewählten Schwingungsmuster (SM) entsprechenden Schwingungen (S) in den Fahrgastraum (12) des Kraftfahrzeugs (14),

gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung (38) zum Speichern einer Mehrzahl vorbestimmter Schwingungsmuster (SM), und dadurch, daß die Einrichtung (36) zum Bereitstellen eines Schwingungsmu­ sters (SM) eine Auswahleinrichtung (36) umfaßt, welche das Schwingungsmuster (SM) entsprechend dem erfaßten Betriebs­ zustand des Kraftfahrzeugs (14) aus der Mehrzahl der in der Speichereinrichtung (38) gespeicherten Schwingungs­ muster (SM) auswählt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsgenerator­ einrichtung (39-42-44) eine Auslöseeinrichtung (39) zugeordnet ist, welche durch Übermittelung eines Auslösesignals an die Schwingungsgeneratoreinrichtung (39-42-44) die Ausgabe der dem ausgewählten Schwin­ gungsmuster (SM) entsprechenden Schwingungen (S) in Gegenphase zu auf den Fahrgastraum (12) einwirkenden Primärschwingungen (P) bewirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung (39) wenigstens einen in dem Fahrgastraum (12) angeordneten Schwingungssensor (40) zum Erfassen der Schwingungen im Fahrgastraum (12) des Kraftfahrzeugs (14) umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung (39) einen Hüllkurvenschar-Generator (39a) zum Erzeugen ei­ ner vorbestimmten sich in ihrer Phasenlage zu den Pri­ märschwingungen (P) ändernden Hüllkurvenschar (H) in Abhängigkeit des Betriebszustands (BZ) des Kraftfahr­ zeugs (14), sowie einen Auslösesignal-Generator (39b) zur Ausgabe des Auslösesignals, wenn die Hüllkurven­ schar (H) die Primärschwingung (P) für eine vorbe­ stimmte Zeitdauer vollständig überdeckt hat.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebszustands- Erfassungseinrichtung (18) einen Drehzahl-Sensor (20) zur Erfassung der Drehzahl des Motors (16) des Kraft­ fahrzeugs oder/und einen Geschwindigkeits-Sensor (30) zur Erfassung einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahr­ zeugs oder/und einen Drosselklappen-Sensor (22) zur Erfassung des Öffnungsgrads einer Drosselklappe des Motors des Kraftfahrzeugs oder/und einen Gang-Sensor (24) zur Erfassung des eingelegten Gangs eines Getrie­ bes des Kraftfahrzeugs oder/und wenigstens einen Längs­ beschleunigungs-Sensor (26) zur Erfassung einer Längs­ beschleunigung der Karosserie des Kraftfahrzeugs oder/­ und wenigstens einen Seitenbeschleunigungs-Sensor (28) zur Erfassung einer Seitenbeschleunigung der Karosserie des Kraftfahrzeugs oder/und wenigstens einen Beladungs- Sensor (32) zur Erfassung eines Beladungszustands des Kraftfahrzeugs umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Überwa­ chungseinrichtung (33) zur Überwachung ihrer ordnungs­ gemäßen Funktion und gewünschtenfalls eine der Überwa­ chungseinrichtung (33) zugeordnete Anzeigeeinrichtung (35) umfaßt zur Anzeige einer gegebenenfalls erfaßten Störung.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Schnittstelle (146a, 146b, 146c) zum Anschließen einer Abstimmein­ richtung (148) zum Festlegen von in der Speicherein­ richtung (138) abzuspeichernden Schwingungsmustern (SM) in Abhängigkeit von vorbestimmten Betriebszuständen (BZ) des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmeinrichtung (148) wenigstens einen im Fahrgastraum (112) angeordne­ ten Schwingungssensor (150) zur Erfassung der sich aus der Überlagerung der Primärschwingung (P) und der dem ausgewählten Schwingungsmuster (SM) entsprechenden Sekundärschwingung (S) ergebenden Summenschwingung und eine Optimierungseinrichtung (148a-148b) zum frequenz­ spezifischen Verändern des Schwingungsmusters umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Optimierungseinrichtung (148a-148b) wenigstens einen Komparator (148a) umfaßt, der die Amplitude der erfaßten Summenschwingung in Ab­ hängigkeit der Schwingungsfrequenz (f) mit einem, ge­ wünschtenfalls frequenzabhängigen, Schwellenwert (T) vergleicht und ein entsprechendes Komparatorsignal an eine Schwingungsmuster-Änderungseinrichtung (148b) aus­ gibt, welche das Schwingungsmuster (SM) zur Minimierung der Amplitude der erfaßten Summenschwingung in Abhän­ gigkeit des Komparatorsignals ändert.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen akustische Schallschwingungen sind, die Schwingungsgeneratorein­ richtung wenigstens einen im Fahrgastraum (12) angeord­ neten Lautsprecher (44) umfaßt und gegebenenfalls die Schwingungssensoren Mikrophone (40; 140, 150) umfassen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Laut­ sprecher (44) Teil einer im Fahrzeug (14) vorhandenen Beschallungsanlage, insbesondere einer HIFI-Anlage, ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrophone (40; 140, 150) in der Nähe eines Bereichs (34b) angeordnet sind, in welchem bei Fahrt des Kraftfahrzeugs die Ohren wenigstens eines Fahrzeuginsassen angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen Vibratio­ nen sind, die Generatoreinrichtung aktive Lager für die im Fahrgastraum (312) angeordneten Sitze (334) oder/und aktive Getriebelager (364) oder/und aktive Differen­ tiallager (366) oder/und aktive Achslager (368) umfaßt und gegebenenfalls die Schwingungssensoren Vibrations­ sensoren (360) umfassen.

14. Verfahren zum Beeinflussen von Schwingungen in einem Fahr­ gastraum eines Kraftfahrzeugs (14), umfassend die Schrit­ te:

• a) Erfassen eines Betriebszustands (BZ) des Kraftfahr­ zeugs (14),
• b) Bereitstellen eines Schwingungsmusters (SM) in Ab­ hängigkeit von dem erfaßten Betriebszustand (BZ) des Kraftfahrzeugs (14),
• c) Erzeugen und Ausgeben von dem ausgewählten Schwin­ gungsmuster (SM) entsprechenden Schwingungen (S) in den Fahrgastraum (12) des Kraftfahrzeugs (14),

dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt b) das Auswählen eines Schwingungsmusters (SM) aus einer Mehrzahl von in einer Speichereinrichtung (38) gespeicherten Schwingungsmustern (SM) in Abhängigkeit von dem erfaßten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs (14) umfaßt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabe der dem ausge­ wählten Schwingungsmuster (SM) entsprechenden Schwin­ gungen (S) in den Fahrgastraum (12) in Gegenphase zu auf den Fahrgastraum einwirkenden Primärschwingungen (P) erfolgt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorbestimmte sich in ihrer Phasenlage zu den Primärschwingungen (P) ändernde Hüllkurvenschar (H) in Abhängigkeit des Betriebszu­ stands (BZ) des Kraftfahrzeugs (14) erzeugt wird, und daß die Ausgabe der dem ausgewählten Schwingungsmuster entsprechenden Schwingungen (S) in den Fahrgastraum (12) ausgelöst wird, wenn die Hüllkurvenschar (H) die Primärschwingung (P) für eine vorbestimmte Zeitdauer vollständig überdeckt hat.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung des Betriebs­ zustands (BZ) eine Drehzahl des Motors (16) des Kraft­ fahrzeugs (14) oder/und eine Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs oder/und ein Öffnungsgrad einer Drossel­ klappe des Motors des Kraftfahrzeugs oder/und der ein­ gelegte Gang eines Getriebes des Kraftfahrzeugs oder/­ und eine Längsbeschleunigung der Karosserie des Kraft­ fahrzeugs oder/und eine Seitenbeschleunigung der Karos­ serie des Kraftfahrzeugs oder/und ein Beladungszustand des Kraftfahrzeugs erfaßt werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der ordnungsgemäße Ablauf des Verfahrens überwacht wird (durch 33), und gewünsch­ tenfalls eine bei der Überwachung erfaßte Störung einem Benutzer des Fahrzeugs angezeigt wird (durch 35).

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speichereinrichtung (38) abzuspeichernde Schwingungsmuster (SM) in Abhän­ gigkeit von vorbestimmten Betriebszuständen des Kraft­ fahrzeugs (14) bestimmt werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich aus der Überlagerung der Primärschwingungen (P) und der dem ausgewählten Schwingungsmuster (SM) entsprechenden Schwingungen (S) ergebenden Summenschwingungen erfaßt werden und das Schwingungsmuster im Hinblick auf eine Minimierung der Amplitude der erfaßten Summenschwingungen frequenzspe­ zifisch verändert wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der erfaßten Summenschwingung in Abhängigkeit der Schwingungsfre­ quenz mit einem, gewünschtenfalls frequenzabhängigen, Schwellenwert (T) verglichen wird und das Schwingungs­ muster (SM) zur Minimierung der Amplitude der erfaßten Summenschwingung in Abhängigkeit des Vergleichsergeb­ nisses verändert wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen Schall­ schwingungen sind, die dem ausgewählten Schwingungs­ muster (SM) entsprechenden Schwingungen mittels wenig­ stens eines im Fahrgastraum (12) angeordneten Lautspre­ chers (44) ausgegeben werden und gegebenenfalls die Schwingungen mittels Mikrophonen (40) erfaßt werden.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen Vibratio­ nen sind, die dem ausgewählten Schwingungsmuster (SM) entsprechenden Schwingungen mittels aktiver Lager (362) für die im Fahrgastraum (312) angeordneten Sitze (334) oder/und aktiver Getriebelager (364) oder/und aktiver Differentiallager (366) oder/und aktiver Achslager (368) ausgegeben werden und gegebenenfalls die Schwin­ gungen mittels Vibrationssensoren (360) erfaßt werden.

24. Vorrichtung (254) zur Erkennung von Defekten an einem Kraftfahrzeug (214), umfassend

• 1. eine Speichereinrichtung (254a; 238) zum Speichern einer Mehrzahl vorbestimmter Schwingungsmuster (SM),
• 2. eine Betriebszustands-Erfassungseinrichtung (218) zum Erfassen eines Betriebszustands (BZ) des Kraftfahr­ zeugs (214),
• 3. einen Schwingungssensor (256) zum Erfassen von Schwingungen in einem Fahrgastraum (312) des Kraft­ fahrzeugs (314) und
• 4. eine Komparatoreinrichtung (254b) zum Vergleichen des Schwingungsmusters der in dem Fahrgastraum (212) er­ faßten Schwingungen mit einem dem erfaßten Betriebs­ zustand (BZ) des Kraftfahrzeugs (214) entsprechenden und in der Speichereinrichtung (254a; 238) gespei­ cherten Schwingungsmuster (SM) und zur Ausgabe eines die Abweichungen der beiden Schwingungsmuster vonein­ ander angebenden Signals.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoreinrichtung (254b) eine Filtereinrichtung (254c) umfaßt, welche nur solche Komponenten des die Abweichungen der beiden Schwingungsmuster voneinander angebenden Signals passieren läßt, deren Signalstärke einen vorbestimmten Schwellenwert (Th') überschreitet.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine weitere Speicher­ einrichtung (254e) umfaßt zum Speichern des die Abwei­ chungen der beiden Schwingungsmuster voneinander ange­ benden Signals.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Diagnoseeinrich­ tung (254d) umfaßt zum Bestimmen der Art des aufgetre­ tenen Defekts aus dem die Abweichungen der beiden Schwingungsmuster voneinander angebenden Signal.

28. Verfahren zur Erkennung von Defekten an einem Kraft­ fahrzeug (214), umfassend die Schritte:

• 1. Erfassen eines Betriebszustands (BZ) des Kraftfahr­ zeugs (214),
• 2. Erfassen von Schwingungen in einem Fahrgastraum (212) des Kraftfahrzeugs (214),
• 3. Vergleichen des Schwingungsmusters der in dem Fahr­ gastraum (212) erfaßten Schwingungen mit einem dem erfaßten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs (214) entsprechenden und in einer Speichereinrichtung (254a; 238) gespeicherten Schwingungsmuster (SM) und
• 4. Ausgeben eines die Abweichungen der beiden Schwingungsmuster voneinander angebenden Signals.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß nur solche Komponenten des die Abweichungen der beiden Schwingungsmuster voneinan­ der angebenden Signals ausgegeben werden, deren Signal­ stärke einen vorbestimmten Schwellenwert (Th') über­ schreitet.

30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß das die Abweichungen der beider. Schwingungsmuster voneinander angebende Signal in einer weiteren Speichereinrichtung (254e) gespei­ chert wird.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Art des aufgetretenen Defekts aus dem die Abweichungen der beiden Schwin­ gungsmuster voneinander angebenden Signal bestimmt wird.