DE102008040139A1

DE102008040139A1 - Anordnung zur Erzeugung eines simulierten Betriebsgeräusches eines Antriebsaggregats eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102008040139A1
Application number: DE200810040139
Authority: DE
Inventors: Volkmar Wuensch; Michael Werner; Timo Blon
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-02-25
Also published as: CN102083508B; CN102083508A; WO2010000532A3; EP2308040A2; WO2010000532A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung eines simulierten Betriebsgeräusches eines Antriebsaggregats eines Fahrzeugs, aufweisend das ein stufenloses Getriebe besitzende Antriebsaggregat, einen Geräuschgenerator und eine Geräuschausgabevorrichtung. Es ist vorgesehen, dass der Geräuschgenerator (16) das Betriebsgeräusch (22) unabhängig von der tatsächlichen Drehzahl (rr) und/oder der tatsächlichen Last des Antriebsaggregats (3) erzeugt oder beeinflusst. Weiter betrifft die Erfindung ein eine solche Anordnung (14) aufweisendes Fahrzeug (1) sowie ein entsprechendes Verfahren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Erzeugung eines simulierten Betriebsgeräusches eines Antriebsaggregats eines Fahrzeugs, aufweisend das ein stufenloses Getriebe besitzende Antriebsaggregat, einen Geräuschgenerator und eine Geräuschausgabevorrichtung.
Stand der Technik
Das Betriebsgeräusch eines Fahrzeuges (der „Sound” des Fahrzeuges) kann mit einem System, das eine elektronische Ansteuereinheit und einen Lautsprecher, beispielsweise an einem Auspuff angeordnet, beeinflusst werden. Es können auch Betriebsgeräusche eines Fahrzeugs elektronisch simuliert werden. Eine solche Betriebsgeräuschsimulation in Abhängigkeit von einer gegebenen oder angenommenen Drehzahl des Antriebsaggregats ist beispielsweise aus der US 6,859,539 B1 bekannt.
Auf dem Markt existieren stufenlose Getriebe für Fahrzeuge, die einen kontinuierlichen, also nicht gestuften Wechsel der Drehzahl des Antriebsaggregats des Fahrzeugs ermöglichen. Um dem Fahrer ein gewohntes Fahrgefühl und Fahrgeräusch zu geben, werden künstlich Gangstufen erzeugt, also schnelle Drehzahlwechsel, die aber ein Ausschöpfen des Potentials eines stufenlosen Getriebes verhindern, da in diesen künstlich erzeugten Gangstufen das stufenlose Getriebe nicht in der effizientesten Drehzahl und Laststufe betrieben wird. Bei Fahren im Teillastbereich kann beispielsweise trotz Beschleunigung eine Beibehaltung der Drehzahl oder sogar eine Senkung der Drehzahl sinnvoll sein, die durch das stufenlose Getriebe erfolgt, um den Motor in einem optimalen Lastbereich zu betreiben. Dies kann zu einem für den Fahrer ungewohnten Motorgeräusch führen, da dieses nicht der gewohnten Drehzahlerhöhung bei Beschleunigung entspricht.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird dem einem Fahrer eines Fahrzeuges ein akustisches Fahrgefühl vermittelt, das dem aus konventionellen Fahrzeugen gewohnten Fahrgefühl trotz optimierter Verwendung eines stufenlosen Getriebes entspricht.
Hierzu wird eine Anordnung zur Erzeugung eines simulierten Betriebsgeräusches eines Antriebsaggregats eines Fahrzeugs vorgesehen. Es ist vorgesehen, dass ein Geräuschgenerator das Betriebsgeräusch unabhängig von der tatsächlichen Drehzahl und/oder der tatsächlichen Last des Antriebsaggregats erzeugt oder beeinflusst. Das Betriebsgeräusch folgt demzufolge nicht dem für den Fahrer ungewohnten Drehzahlverlauf des stufenlosen Getriebes, sondern vermittelt akustisch den Eindruck eines konventionellen Fahrzeugs. Das Antriebsaggregat besteht hierbei aus dem Motor, insbesondere einer Brennkraftmaschine und/oder einem Elektromotor, beispielsweise auch einer Hybridanordnung und aus dem Getriebe, insbesondere nämlich dem stufenlosen Getriebe, und ist einer Abgasanlage, insbesondere nämlich dem Auspuff und den entsprechenden Abgasrohren und Resonatoren beziehungsweise Schalldämpfern, angeschlossen. Als Geräuschgenerator kommt eine elektronische Synthesizeranordnung in Betracht, die das Betriebsgeräusch auf entsprechende Anforderung hin erzeugt oder verändert, und/oder eine elektronische Anordnung, die das Betriebsgeräusch aus Speichermodulen ausliest. Die Geräuschausgabevorrichtung umfasst gemäß eines Ausführungsbeispiels einen Verstärker für das Betriebsgeräusch sowie einen Lautsprecher beziehungsweise eine andere geeignete Ausgabevorrichtung, die die Signale des Geräuschgenerators in Schallwellen umsetzt, die von dem Fahrer akustisch wahrnehmbar sind.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Insbesondere kommt auch in Betracht, Luftschwingungen zu erzeugen, die nicht im eigentlichen Sinne akustisch, also über die Ohren, wahrnehmbar sind, sondern die in einem Infraschallband liegen und als Körperschall wahrnehmbar sind. Der Geräuschgenerator erzeugt hierbei Geräusche eines konventionellen Fahrzeugs, insbesondere eines solchen, das kein stufenloses Getriebe aufweist.
Insbesondere kann der Geräuschgenerator eine Verfälschung der tatsächlichen Drehzahl in akustischer Hinsicht bewirken. Wird das Betriebsgeräusch beeinflusst, so ist darunter zu verstehen, dass ein bereits vorhandenes Betriebsgeräusch von dem elektronischen Betriebsgeräusch überlagert wird, sodass eine Summe der beiden Betriebsgeräusche vom Fahrer als gemeinsames Betriebsgeräusch wahrgenommen wird. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass zum aktiven Beeinflussen vorhandene Frequenzen des vorhandenen Geräusches gedämpft oder verstärkt werden.
Vorteilhaft simuliert der Geräuschgenerator Betriebsgeräusche eines gestuften Getriebes. Als gestufte Getriebe kommen hierbei sowohl handgeschaltete als auch automatische Getriebe in Betracht. Hiermit ist gemeint, dass das Ausdrehen eines bestimmten Drehzahlbandes, das einer jeweiligen Gangstufe zugeordnet ist, mit entsprechendem Zurückfallen der Drehzahl bei Schalten in einen nächst höheren Gang beziehungsweise mit einem Durchlaufen eines höheren Drehzahlbandes bei Zurückschalten in einen kleineren Gang erfolgt. Es erfolgt demzufolge, um einen für den Fahrer akustisch gewohnten, sprunghaften Wechsel der Drehzahl akustisch anzuzeigen, eine Gangwechselsimulation. Eine Verfälschung der tatsächlichen (etwa mittels eines Drehzahlmessers angezeigten) Drehzahl kann den simulierten Gangwechsel unterstützen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Betriebsgeräusch Auspuffgeräusche. Vom Fahrer werden nicht lediglich mechanische Geräusche des Motors, beispielsweise der Brennkraftmaschine oder eines Elektromotors, und des Getriebes, sondern auch Auspuffgeräusche wahrgenommen. Solche Auspuffgeräusche können vom Betriebsgeräusch ebenfalls umfasst sein. Insbesondere ist es auch möglich, direkt in Teilen des Auspuffes, beispielsweise durch Anordnung der Geräuschausgabevorrichtung in oder an einem Schalldämpfer des Auspuffs, das Betriebsgeräusch an der gewohnten Stelle entstehen zu lassen oder durch Dämpfung und/oder Verstärkung vorhandener Frequenzen aktiv zu beeinflussen.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Betriebsgeräusch in Abhängigkeit einer erfassten Momentenanforderung durch einen Fahrer des Fahrzeugs simuliert. Eine Momentenanforderung ist hierbei ein Momentenwunsch, insbesondere ein sich schnell ändernder Momentenwunsch, beispielsweise bei Durchtreten eines Gaspedals des Fahrzeugs. Insbesondere bei Automatikfahrzeugen ist es bekannt, bei einem schnellen, vollständigen Durchtreten des Gaspedals (sogenannter „Kickdown”) ein Zurückschalten des automatischen Getriebes in einen nächstniedrigeren Gang zur erhöhten Leistungsbereitstellung, beispielsweise für Überholverkehr, bereitzustellen. Das Betriebsgeräusch wird folglich in einer solchen Art und Weise simuliert, dass lediglich ein Momentenwunsch des Fahrers berücksichtigt wird, nicht aber die tatsächliche Drehzahl des Antriebsaggregats. So wird der Geräuscherwartungshaltung des Fahrers vorteilhaft entsprochen.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Erfassung der Momentenanforderung über eine Erfassung einer Gaspedalstellung erfolgt. Das Gaspedal des Fahrzeugs hat demzufolge einen Sensor oder es wird ein ohnehin am Gaspedal vorhandener Sensor verwendet, der Auskunft über die Stellung und/oder eine Änderung der Stellung des Gaspedals gibt, aus der sich eine Momentenanforderung durch den Fahrer schließen lässt. Insbesondere kann eine Änderungsgeschwindigkeit der Gaspedalstellung erfasst werden. Hierzu ist an der erfindungsgemäßen Anordnung vorzugsweise eine Schnittstelle ausgestaltet, über welche die Anordnung mit einem Sensor verbunden ist, anhand dessen Signale die Erfassung der Gaspedalstellung möglich ist.
Weiter wird ein Fahrzeug mit einer Anordnung nach einer oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgeschlagen. Ein solches Fahrzeug erlaubt trotz sehr effektiver Energieausnutzung durch Verwendung eines stufenlosen Getriebes ohne Beschränkung auf bestimmte Drehzahlbänder, sondern unter Ausnutzung von dessen vollem Drehzahlspektrum, die Bereitstellung eines für den Fahrer gewohnten Betriebsgeräusches und damit ein von unbewussten Einflüssen einer ungewohnten Geräuschkulisse freies Fahren.
Weiter wird ein Verfahren zur Erzeugung eines simulierten Betriebsgeräusches eines Antriebsaggregats eines Fahrzeugs, aufweisend das ein stufenloses Getriebe besitzende Aggregat, vorgeschlagen, wobei vorgesehen ist, dass ein Geräuschgenerator das Betriebsgeräusch unabhängig von der tatsächlichen Drehzahl und/oder der tatsächlichen Last des Antriebsaggregats erzeugt oder beeinflusst. Das Betriebsgeräusch, das dem Fahrer über den Geräuschgenerator und eine Geräuschausgabevorrichtung zu Gehör gebracht wird, folgt demzufolge nicht der tatsächlichen Last oder Drehzahl des Antriebsaggregats, ist demzufolge von Last und Drehzahl entkoppelt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein.
Es zeigen die
1 eine Anordnung zur Erzeugung eines simulierten Betriebsgeräusches und
2 einen Graphen einer Simulation eines gestuften Getriebes.
Ausführungsform(en) der Erfindung
1 zeigt ein schematisch dargestelltes Fahrzeug 1, nämlich einen Personenkraftwagen 2. Dieser weist ein Antriebsaggregat 3 auf, das eine Brennkraftmaschine 4 und ein stufenloses Getriebe 5 aufweist. Der Brennkraftmaschine 4 nachgeordnet angeschlossen ist ein Abgasstrang 6 vorzugsweise mit einem Vorschalldämpfer 7 und/oder einem Endschalldämpfer 8. Die Kraft der Brennkraftmaschine 4 wird über das stufenlose Getriebe 5 auf einen Antriebsstrang 9, beispielsweise mittels einer Kardanwelle 10, auf die Hinterräder 11 zu deren Antrieb geführt. Ein Fahrer 12 kann über ein aus dem Stand der Technik bekanntes Gaspedal 13 einen Momentenwunsch beziehungsweise eine Momentanforderung an die Brennkraftmaschine 4 übermitteln. Das Fahrzeug 1 weist weiter eine Anordnung 14 zur Erzeugung eines simulierten Betriebsgeräusches 22 des Antriebsaggregats 3 auf, wobei die Anordnung 14 über eine Schnittstelle der Anordnung mit dem Gaspedal 13 über geeignete elektrische Verbindungen 15 und/oder über einen nicht dargestellten Systembus des Fahrzeugs und/oder mit einem nicht dargestellten Steuergerät des Fahrzeugs in Verbindung steht. Bei der Anordnung 14 handelt es sich vorzugsweise um ein elektrisches und/oder elektronisches Steuergerät. Die Anordnung 14 umfasst einen Geräuschgenerator 16, beispielsweise einen Synthesizer 17 zur anforderungsabhängigen Erzeugung von Geräuschen in Echtzeit oder, nicht dargestellt, eine Tonspeicherdatenbank, beispielsweise nicht dargestellte Speicherchips zum Auslesen von Geräuschen. Die Anordnung 14 umfasst einen Geräuschgenerator 16, welcher über eine weitere Schnittstelle der Anordnung an eine Geräuschausgabevorrichtung 18 angeschlossen ist, insbesondere einen elektromechanischen Wandler 19, beispielsweise einen Lautsprecher 20. Über die Geräuschausgabevorrichtung 18 werden die von dem Geräuschgenerator 16 erzeugten Betriebsgeräusche 22 für den Fahrer 12 hörbar und insbesondere im tieffrequenten, hierbei auch insbesondere im Infraschall-Bereich fühlbar gemacht.
In bevorzugten Ausführungsformen kann ein weiterer elektromechanischer Wandler 19 auch dem Abgasstrang 6 zugeordnet sein, beispielsweise dem Vorschalldämpfer 7 oder, nicht dargestellt, dem Nachschalldämpfer 8. Dies erlaubt die Erzeugung von Betriebsgeräusch 22, insbesondere von Auspuffgeräusch 21, an der für die Entstehung im Stand der Technik üblichen Stelle, nämlich im Abgasstrang 6. Das Betriebsgeräusch 22 des Antriebsaggregats 3 umfasst dann auch das Auspuffgeräusch 21 und wird in besonders geeigneten Fällen von diesem geprägt.
Das Betriebsgeräusch 22 wird hierbei in Abhängigkeit von einer Momentenanforderung des Fahrers 12 über das Gaspedal 13 in einer solchen Art und Weise von dem Geräuschgenerator 16 erzeugt, dass die akustische Wahrnehmung eines gestuften Getriebes nachgebildet wird. Insbesondere werden verschiedene Drehzahlbänder wiederholt durchlaufen, wie dies der gewohnten Drehzahlentwicklung bei Durchschalten eines gestuften Getriebes entspricht. Dem Fahrer 12 wird hierbei der Eindruck vermittelt, nicht mit dem stufenlosen Getriebe 5 zu fahren, das zur Ausnutzung seines vollen Potentials sowie des Potentials der Brennkraftmaschine 4 die Drehzahl stufenlos variiert, auch entgegen der gewohnten Wahrnehmung des Fahrers 12, wobei also beispielsweise bei Momentenanforderung zum Beschleunigen statt einer Drehzahlerhöhung, wie sie der Fahrer 12 von gestuften Getrieben gewöhnt ist, gleichwohl eine Drehzahlverringerung erfolgen kann. Um hier dem Fahrer 12 das gewohnte akustische Bild zu bieten und nicht zu Irritationen zu führen, die sein Fahrverhalten in ungünstigen Fällen unerwünscht beeinflussen könnten, dient die Simulation des gestuften Getriebes über das Betriebsgeräusch 22, das hierbei von der Anordnung 14 erzeugt und wiedergegeben wird, wohingegen die Geräuschentwicklung durch die Brennkraftmaschine 4 und das stufenlose Getriebe 5 im Wesentlichen zurücktritt.
2 zeigt schematisch die Nachbildung des Betriebsgeräusches 22 als Graph 23 einer akustischen Drehzahl r_a als Funktion der mittels Momentenanforderung durch den Fahrer 12 erhaltenen Fahrzeuggeschwindigkeit v_c. Die Darstellung zeigt die akustische Drehzahl r_a bei Beschleunigen des Fahrzeugs 1, wie sie von der Anordnung 14 zur Simulation eines gestuften Getriebes erhalten wird (Bezugszeichen, die in 2 nicht wiedergegeben sind, finden sich in 1, die zur Verdeutlichung heranzuziehen ist). Hierbei wird, ausgehend von einem Leerlaufdrehzahlniveau 24 und unter Beschränkung durch eine Drehzahlhöchstgrenze 25, wie sie üblichen Brennkraftmaschinen 4 entspricht, der akustische Verlauf eines Drehzahlanstiegs, nämlich der akustischen Drehzahl r_a, bei Durchschalten von Getriebestufen nachgebildet. So zeigt eine erste Steigung 26 vom Leerlaufdrehzahlniveau 24 ausgehend das Anfahren oder Beschleunigen des Fahrzeugs bis zum Erreichen einer in einer bestimmten Gangstufe noch sinnvollen Drehzahl 27, bei der beispielsweise ein Hochschalten in einen nächsthöheren Gang des gestuften Getriebes erfolgt. Dies wird durch einen starken Abfall 28 der dem Fahrer 12 wahrnehmbaren akustischen Drehzahl r_a nachgebildet, worauf sich eine zweite Steigung 29 der akustischen Drehzahl r_a ergibt, die das Durchlaufen der nächsten Getriebestufe bis zum nächsten Erreichen der sinnvollen Drehzahl 27 ergibt. Hierauf erfolgt wiederum ein starker Abfall 28 der akustischen Drehzahl r_a, wie dies beim Auskuppeln des gestuften Getriebes wahrnehmbar ist oder beim Hochschalten eines automatischen Getriebes, worauf wiederum eine nunmehr dritte Steigung 30 bis zum Erreichen einer fahrgeschwindigkeitsangepassten Drehzahl 31 erfolgt. Weiter ist in 2 dargestellt die tatsächliche Drehzahl r_r, die, rein beispielhaft, einen möglichen, realen Drehzahlverlauf des stufenlosen Getriebes 5 in derselben Fahrsituation wiedergibt. Diese ergibt sich bei optimaler Ausnutzung des stufenlosen Getriebes 5 und der Brennkraftmaschine 4 unter Zugrundelegung von deren jeweiliger Charakteristik und Auswahl optimaler Betriebspunkte, insbesondere zur Energieeinsparung unter besonders effizienter Energieausnutzung. Die tatsächliche Drehzahl r_r stimmt aber mit dem gewohnten Verständnis und der gewohnten Wahrnehmung des Fahrbetriebs des Fahrers 12 nicht überein, weshalb die in 2 gezeigte Simulation des Betriebsgeräusches 22 des gestuften Getriebes erfolgt. Hierbei können insbesondere auch die Lautstärke und/oder die Zusammensetzung hinsichtlich des Tonfrequenzspektrums des Betriebsgeräusches 22 neben einer Tonhöhenänderung variiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6859539 B1 [0002]

Claims

Anordnung zur Erzeugung eines simulierten Betriebsgeräusches eines Antriebsaggregats eines Fahrzeugs, aufweisend eine Schnittstelle zu einem ein stufenloses Getriebe besitzendes Antriebsaggregat, einen Geräuschgenerator und eine Schnittstelle zu einer Geräuschausgabevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Geräuschgenerator (16) das Betriebsgeräusch (22) unabhängig von der tatsächlichen Drehzahl (r_r) und/oder der tatsächlichen Last des Antriebsaggregats (3) erzeugt oder beeinflusst.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Geräuschgenerator (16) Betriebsgeräusche (22) eines gestuften Getriebes simuliert.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsgeräusch (22) Auspuffgeräusche (21) umfasst.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsgeräusch (22) in Abhängigkeit einer erfassten Momentenanforderung durch einen Fahrer (12) des Fahrzeugs (1) simuliert wird.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erfassung der Momentenanforderung durch eine Erfassung mindestens einer Stellung eines Gaspedals (13) erfolgt.
Fahrzeug (1) mit einer Anordnung (14) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Erzeugung eines simulierten Betriebsgeräusches eines ein stufenloses Getriebe aufweisendes Antriebsaggregats eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsgeräusch unabhängig von der tatsächlichen Drehzahl und/oder der tatsächlichen Last des Antriebsaggregats erzeugt und/oder beeinflusst wird.