【手続補正書】
【提出日】平成27年1月22日(2015.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】道路車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともひとつの音発生装置を備える道路車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路車両は一般に周知されており、車両を駆動するための駆動ユニットを含む。各駆動ユニットの作動を可能にするため、通常は、駆動ユニットの駆動に用いる駆動ユニット制御装置を設ける。
【０００３】
多くの道路車両は内燃機関を有する。現代の内燃機関のサイズは比較的小さく、特に比較的小さい容積を有する。結果として、このような内燃機関では、動作中の騒音レベルが比較的低い。エンジン室および／または車室区域における騒音抑制の改善と併せると、車両の乗客および特に運転者は、内燃機関の現在の作動状態を、その関係するエンジン騒音に基づいて判断することが通常不可能である。特に、交通信号機などで車両が停止する時に内燃機関を自動的に遮断し、そして車両が再び発進する時に内燃機関を自動的に再始動する、始動・停止システムに関して、車両運転者は、内燃機関が動作しているかどうかを判別できないことがある。しかし、車両運転者は、内燃機関の現在の作動状態を、結果的なエンジン騒音から「音響フィードバック」として、認識する必要がある。駆動ユニットの現在の作動状態を常時認識することは、交通安全および車両の安全の向上にとって大変重要である。
【０００４】
この問題は、駆動ユニットとして電動機を有する車両において一層深刻である。電動機は実に静かに作動し、内燃機関とは全く違った作動騒音を生じるからである。電動機はしばしば、駆動ユニットの現在の作動状態を判断することを非常に難しくする、車両ユーザに不慣れな騒音を発生する。さらに、電動機は通常、内燃機関よりかなり低い騒音レベルを有する。これはまた、ハイブリッド駆動にも当てはまり、前記ハイブリッド駆動において、駆動ユニットは内燃機関および少なくともひとつの電動機の両方を含み、前記内燃機関は追加駆動または「レンジエクステンダー」として用いられ、結果として車両を直接駆動するというより各電動機への動力を発生するためだけに用いられる。つまり、運転者が駆動ユニットの現在の作動状態をよりよく判断することができるように、駆動ユニットとして電動機を備える車両の運転者に音響フィードバックを提供する必要もある。
【０００５】
また、現代の道路車両の低騒音駆動ユニットは、他の車両運転者、自転車通行者および歩行者などの他の道路使用者にとっても問題になり得る。その理由は、通常の環境騒音に対する低騒音駆動ユニットの音が実際に聞き取れないからである。特に歩行者および自転車通行者は、近づいてくる車両のエンジン騒音によって注意をすることに慣れている。このことは電気駆動状態の電気車両またはハイブリッド車両では現実的に不可能である。この根付いた習慣をなくすことは難しいことから、このような状況では、特に歩行者および自転車通行者に対して大変高い危険性が伴う。近年、このような危険性を低減するために、低騒音駆動ユニットを備えた車両に音発生手段を設けることが提案されており、そのような音発生手段が例えば特許文献１〜７に提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０２４５０６９号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０１２２１９６７７号明細書
【特許文献３】国際公開ＷＯ２０１１／１４１９８２号
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２００９００７３３３号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第４４４２２３３号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第１０２００４０３０９４２号明細書
【特許文献７】独国特許出願公開第１０２０１１１０８９５６号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明では、特に運転安全性を改良することに特徴を持つ、道路車両を改善した実施形態を提案して問題に取り組む。
【０００８】
本発明によれば、上述の問題は独立請求項の主題によって解決される。好適な実施形態は従属請求項の主題である。
【０００９】
本発明は、道路車両に、少なくともひとつの電気音響変換器および放出管を有する少なくともひとつの音発生装置を備えるという一般的な着想に基づく。音発生装置は、前記放出管が音響的および流体的に放出チャンバーと直接連通するような方法で車両上または車両内に設けられる。前記音発生装置の作動中に前記変換器により発生する騒音は、放出チャンバーに放出される。さらに、発生制御装置を備え、変換器と連結して変換器を作動させる。前記音発生装置を作動するように備えた前記発生制御装置は、駆動ユニットを作動するように備えた駆動ユニット制御装置と連結しているので、前記発生制御装置は駆動ユニットの現在の作動状態を確認する。そして、前記発生制御装置は、関連する騒音を発生する駆動ユニットの現在の作動状態に応じて前記変換器を作動できる。この方法にて、十分な音量のエンジン騒音を人工的に発生することが前記音発生装置によって可能になり、結果として、音響フィードバックは、車両運転者が駆動ユニットの現在の作動状態を認識することを可能にする。前記音発生装置によって発生した騒音は、各駆動ユニットの本来持っている認知可能な騒音より特に大きい。同時に、これは周囲への車両騒音の放出を改良可能にするので、車両に対する音響認知性を容易にする。特に、前記音発生装置は、不快な騒音を低減するような能動的騒音制御をする能動的消音装置としては機能しない。
【００１０】
前記音発生装置は、少なくともひとつの電気音響変換器を設け、通常の方法でハウジングを有してもよい。このような変換器は、例えば、ラウドスピーカなどの方法で構成してもよい。前記変換器は、例えば、ハウジング内で前方部後方部を隔てる膜を含む。また前記変換器は、前記膜を駆動する膜駆動部を有してもよい。通例では、膜駆動部は電磁リニアモータまたはソレノイドである。結果的に前記放出管は、前方部と各放出チャンバーとの間で、音響的および流体的に相互直結する。
【００１１】
通常、車両にひとつの音発生装置のみを備えれば十分であろう。仮に、複数の音発生装置を提供するなら、少なくともひとつの音発生装置を内部にそして少なくともひとつの他の音発生装置を外部に向けると考えられる。内部に向けた各音発生装置は車両の車室への騒音放出を改善し、一方で外部に向けた各音発生装置は車両の周囲への騒音放出を改善する。
【００１２】
有利な実施形態によると、音発生装置が内燃機関の排出システムまたは内燃機関の吸気装置のいずれにも接触しないことを確実にする条件を設けてもよい。この特徴の目的は、排出システムから実質的に独立して、そして吸気装置から完全に独立して、音発生装置を車両上または車両内に取り付け可能であることを示すことにある。この方法において、ここで用いられる音発生装置は、例えば排出システムまたは吸気装置に取り付け可能であるような、典型として内燃機関からの騒音放出を抑制するための能動的騒音サプレッサーとは特に異なる。
【００１３】
別の有利な実施形態では、駆動ユニットは排出システムおよび吸気装置を有する内燃機関を含んでもよい。音発生装置の放出管は、吸気装置の吸気口および排出システムの排出口から独立して、吸気装置の外側および排出システムの外側に取り付けられる。この特別な実施形態に対応して記載される音発生装置は、内燃機関が提供されるとしても、排出システムおよび吸気装置から独立すべきである。
【００１４】
別の有利な実施形態では、駆動ユニットは少なくともひとつの電動機および内燃機関を含んでもよい。このとき、車両は少なくともひとつの電動機によって駆動のみを行い、内燃機関は電力を発生するためだけに用いられる。この場合、発生制御装置は、各電動機の現在の作動状態から独立して変換器または膜駆動部を作動できる。換言すると、電気駆動装置およびレンジエクステンダーを備える車両では、音発生装置は電気駆動装置の作動状態に応じて駆動する。特に、音発生装置の作動はレンジエクステンダーの作動状態からは独立している。このような車両において、好ましくは最適な動作範囲で静止して係合するレンジエクステンダーでは、駆動ユニットの現在の作動状態とまったく関係のない駆動ユニットのために、その騒音によって作動状態をシミュレートしてもよい。特に前記騒音は、車両の現在の速度から独立している。レンジエクステンダーの不快な騒音に、電気駆動装置の作動状態と音発生装置とを組み合わせて重ねることが可能であり、そうすることで可聴騒音は、駆動ユニットの作動状態および車両の駆動状態に再び起因するようになる。
【００１５】
別の実施形態では、駆動ユニットは少なくともひとつの電動機を有してもよいが、内燃機関は有しない。この場合もまた発生制御装置は、各電動機の現在の作動状態によって、変換器または膜駆動部を駆動してもよい。
【００１６】
有利な変形例によると、音発生装置の放出管を排出システムのテール管として構成し、車両の後部に取り付けてもよい。これは、特に優れた方法により、エンジン騒音を「排気管」とも呼ばれるテール管を介して、通常通り周囲に放出することを可能にする。
【００１７】
別の実施形態では、車両の車室の前方に隣接する車両の前方スペースに音発生装置を取り付けてもよい。このとき音発生装置の放出管は車室に向けられる。この場合に乗客は、従来の内燃機関を有する車両において通常知覚されるように、エンジン部／フロント部から、シミュレートされたエンジン騒音を受ける。
【００１８】
別の実施形態では、放出管の内側または放出管の放出口端に、保護用グリルを取り付けてもよい。このような保護用グリルは、例えば著しい汚染、石や動物等による衝撃からの変換器の保護に用いられる。
【００１９】
別の実施形態では、所定の周波数域の管状レゾネータとして放出管を構成してもよい。例えば、特に高振幅に達する特定の周波数のλ／４またはλ／２レゾネータとして、放出管を用いてもよい。この方法において、特定の周波数は著しく増幅可能である。
【００２０】
別の有利な実施形態によると、変換器を音発生装置のハウジングの内側に取り付けてもよい。また、変換器はハウジングの後方部と前方部を隔てる膜を備えてもよい。そして前方部は、変換器に接続する取込口および放出管に接続する放出口を備えるファンネル内に配置してもよい。このとき放出口の軸方向は取込口の軸方向に対して傾斜している。この傾斜は、例えば、約４５°またはそれより大きい。これにより音発生装置をコンパクト化できる。これはまた、水はねなどの外部からの汚染に直接さらされることから膜を守る役割をする。
【００２１】
別の有利な実施形態によると、発生制御装置は、駆動ユニットの作動状態に関連した信号を分析することが可能である。この信号は、例えば各駆動ユニットの現在の速度、負荷および／またはトルクおよび／または出力の電流値に特徴を持つ駆動ユニットの負荷状態、特に角度および／または走行経路および／または勾配によるアクセルペダル位置、ギアの噛合および／または現在のクラッチの状態などのトランスミッション情報、および現在の車両速度などである。この信号は、従来の信号線を経由して送信されてもよい。特に信号送信はデータバス経由でも可能である。
【００２２】
特に有利であるのは、発生制御装置が、変換器または関連する膜駆動部を作動して駆動ユニットの現在の駆動出力に応じて内燃機関のエンジン騒音を発生するという実施形態である。内燃機関のエンジン騒音の発生は、車両運転者へ音響フィードバックを提供するのに特に適する。そのようなエンジン騒音は、現在のところ１００年以上にわたってその慣例的なフィードバックの一部をなしているからである。しかし、特に本願では、駆動ユニットの内燃機関を止めていても、また、駆動ユニットが内燃機関すら含まないとしても、音発生装置は内燃機関に関連するエンジン騒音を発生することができると考えられる。この方法において、内燃機関を備える車両の周辺騒音を伴って、特に電気車両を作動させてもよい。
【００２３】
有利な変形例では、例えばシリンダの数および／または異なる排気量などがそれぞれ相違する様々な内燃機関型に関連する様々なエンジン騒音を発生するように発生制御装置を構成してもよい。また、発生制御装置と連結する作動手段を車両の車室に配置してもよい。このとき、発生制御装置において、車両運転者が手動で作動手段を作動することができ、発生制御装置によって発生する現在のエンジン騒音を選択可能である。言い換えると、車両運転者は、音発生装置が発生するエンジン騒音が関連している内燃機関型を自由に選択し、設定できる。例えば、車両運転者は、４気筒直列エンジンおよびＶ型８気筒エンジンのうちから選択してもよい。前述の例は任意であり、概して、あらゆる数のシリンダおよびあらゆる排気量を有するあらゆる型の内燃機関を選択可能である。
【００２４】
別の有利な変形例では、実際の駆動状態にかかわらず、発生制御装置と連結し手動で作動可能な作動手段をもって仮想作動状態を発生制御装置に送信可能であって、仮想作動状態は実際の作動状態に優先する。これにより、例えば、車両運転者は内燃機関型を変更することなくエンジン音を任意に変えることができる。また、車両運転者は、例えば、異なるエンジン速度音またはより速いエンジン速度音をシミュレート可能である。これは例えば、車両運転者が信号で停止したときに、駆動ユニットがまだ作動可能であるかを「テスト」したい場合などに有利である。内燃機関を有する従来の車両では、これはクラッチを切ってアクセルペダルを踏み込むことによって行われる。そして、車両運転者はエンジン回転数が上がるのを聞いて、すぐに適切に機能していることがわかる。このような「テスト応答」は、作動手段を用いて仮想作動状態の提案された発生によりシミュレート可能である。
【００２５】
別の実施形態では、マニュアルトランスミッションを有しない車両を提供してもよい。これは主に、広範囲の電動機速度のためにマニュアルトランスミッションが特になくてもよい電気車両の場合である。このような車両では、エンジン騒音が変速操作および駆動ユニットの現在の作動状態に応じた様々な変速段を音響的にシミュレートする方法により、駆動ユニットの現在の作動状態をもってエンジン騒音を変えるように、発生制御装置が変換器または膜駆動を作動させることが可能である。この方法は、内燃機関を有する車両に慣れている車両運転者が、より効率的に電気駆動の車両に順応するのにも役に立つ。さらに、駆動ユニットの内燃機関が実際に作動しているかどうかや、駆動ユニットが内燃機関を含むかどうかにすらかかわらず、駆動ユニットが作動しているときに、変換器を作動させて内燃機関のイグニッションノイズを発生させるように発生制御装置を構成することは理論的に可能である。
【００２６】
前述の方法は、電動機を有する車両または小型内燃機関を有する車両を、ユーザが受け入れ易くするために用いることを全体的な目的としている。
【００２７】
本発明のさらなる重要な特徴および利点は、添付の請求の範囲、図面および図の参照をもって図面に関する詳細な記載により明確になる。
【００２８】
当然のこととして、前述の特徴および下記に説明される特徴は、各場合に記載の組合せだけでなく他の組合せまたは単独でも、本発明の範囲からはずれることなく使用可能である。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態を図面に示し、同じ参照符号を同一または同様若しくは等しく機能する部分の参照に用いて、下記の記載により詳細に説明する。
【００３０】
すべでの図面は図式化して示す。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、道路車両の側面図を簡略化した概略図である。
【図２】図２は、音発生装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１によると、例えば自動車である道路車両１は、車両１の駆動用駆動ユニット２、駆動ユニット２を作動させる駆動ユニット制御装置３、および空中騒音を発生させる少なくともひとつの音発生装置４を含む。図１の実施例では、このような音発生装置４が２つ備えられる。音発生装置４は例えば、前進運行中の車両１の運行方向６において、車室７の前方に隣接する車両１の前方空間５に配置されてもよい。また、そのような音発生装置４は、後方で車室７が隣接する車両１の後部８に配置されてもよい。
【００３３】
図２に示すように、音発生装置４は、ハウジング９内に少なくともひとつの電気音響変換器１０を含むことが可能であり、変換器は膜１１、ケース１２および膜駆動部１３を有する。膜１１は、ハウジング９内で前方部１４と後方部１５とを隔てる。膜１１は、弾力性があり振動可能である。膜駆動部１３は電磁アクチュエータであり、膜１１を振動させることができる。ケース１２はハウジング９に支持されており、張力で膜１１を固定して膜駆動部１３を支える。変換器１０はラウドスピーカの方法で通例どおり構成してもよい。
【００３４】
また、音発生装置４は放出管１６を有し、音発生装置４は、放出管１６を介して音響的および流体的に放出チャンバー１７と直接連通する。特に、放出管１６は前方部１４と放出チャンバー１７とを接続する。
【００３５】
この実施例において、ハウジング９は２つのハウジング部分１８、１９から構成され、そのうちのひとつは鉢状で以下ハウジングポット１８として言及される。もうひとつのハウジング部１９はカバーとして構成され、以下ハウジングカバー１９として言及される。実施例において、変換器１０はハウジングカバー１９にのみ取り付けられる。また、ハウジングポット１８もハウジングカバー１９にのみ取り付けられる。ファンネル２０はハウジングカバー１９と一体になるように合わせられ実質的に前方部１４のことを指して、膜１１から放出管１６へ誘導する。そして、ファンネル２０への取込口２１は変換器１０に隣接し、ファンネル２０からの放出口２２は放出管１６に隣接する。この配置において、取込口２１の軸方向２３および放出口２２の軸方向２４は、例えば約４５°の角度で、互いに対して明らかに傾斜している。
【００３６】
図１では、実質的に各音発生装置４のハウジング９および放出管１６のみを示す。放出管１６は、前方空間５に配置された音発生装置４において前方空間５に開放されており、そうすることで、放出チャンバー１７は前方空間５によって形成される。音発生装置４を後部８に配置する場合、放出管１６は車両１の外側の周囲環境２５に開放されており、そうすることで、この場合に放出チャンバー１７は周囲環境２５によって形成される。
【００３７】
図１によると、発生制御装置２６はまた、各音発生装置４の各変換器１０が作動されるように設けられる。これのために、発生制御装置２６は、対応する制御線２７または２８を介して、各音発生装置４に接続するかまたはその変換器１０をもって接続することが可能である。発生制御装置２６は、信号線２９を介して駆動ユニット制御装置３と連結する。駆動ユニット制御装置３は、駆動ユニット２の現在の作動状態を認識する。また、発生制御装置２６と駆動ユニット制御装置３とは連結しているため、発生制御装置２６は駆動ユニット２の現在の作動状態をも認識する。発生制御装置２６は、各音発生装置４を作動させて駆動ユニット２の現在の作動状態によって騒音を発生し放出するように、設計およびプログラムされている。該当する騒音の放出を図１の複数の曲線によって示し、参照番号３０で指す。
【００３８】
第１の変形例によると、駆動ユニット２は、車両１駆動用内燃機関を含んでもよい。そのような内燃機関は、通例どおり排気システムおよび吸気装置を有する。第２の代替例によると、駆動ユニットは車両１の駆動用に少なくともひとつの電動機を有し、そして内燃機関は全く存在しなくてもよい。第３の変形例において内燃機関は、ハイブリッド駆動の形態のように少なくともひとつの電動機に加えて提示してもよい。この場合には、選択的に各電動機または内燃機関のいずれかを駆動車両１に設けてもよい。しかし、代替実施形態では、内燃機関を駆動車両１に直接用いないが、関連する電池が消耗した時でも、各電動機に車両１の駆動用電気エネルギーを供給することができるように、実質的に発電用のみに用いられる。
【００３９】
各音発生装置４を、存在するあらゆる内燃機関の排気システムまたはそのような内燃機関の吸気装置のいずれとも接触しないように、好ましくは車両１内または車両１上に配置するとよい。特に、各音発生装置４は、吸気装置の外側および排気システムの外側の、前記吸気装置への吸気口および排気システムからの排出口から独立した放出管１６と関連して配置可能である。
【００４０】
駆動ユニット２が内燃機関のみを含む場合、つまり車両１の駆動用に電動機を含まない場合、発生制御装置２６は内燃機関の現在の作動状態に応じて各音発生装置４を駆動させる。駆動ユニット２が、車両１の駆動用に内燃機関および少なくともひとつの電動機の両方を含む場合、各音発生装置４の駆動は、内燃機関の作動時に内燃機関の現在の作動状態に応じて、および内燃機関の非作動時に電動機の現在の作動状態次第で、発生制御装置２６によって行われる。一方、駆動ユニット２が駆動車両１用に少なくともひとつの電動機のみを含む場合、内燃機関が発電用に提供されるとしても、各電動機の現在の作動状態に応じて発生制御装置２６が各音発生装置を駆動するように手段を設けることは便宜的である。また、駆動ユニット２が内燃機関を含まない場合、発生制御装置２６は、これも各電動機の現在の作動状態に応じて各音発生装置４を駆動させる。
【００４１】
図１によると、音発生装置４を後部８に配置する場合に、内燃機関の排気システムのテール管３１によって構成される放出管１６、および車両１の周囲環境２５への対応する開口部を提供してもよい。これは特に、駆動ユニット２が内燃機関を全く含まない場合に重要である。この場合、音発生装置４は、車両１の音響認識を向上するために、主に車両１の周囲環境２５へ放出する騒音を増幅するのに用いられる。
【００４２】
音発生装置を前方空間５に配置する場合に、車室７に向けて放出管１６を提供することが便宜的である。この方法では、乗客への、特に車両運転者への、駆動ユニット２の現在の作動状態の音響的フィードバックが向上する。
【００４３】
発生制御装置２６は、駆動ユニット２の現在の作動状態に関連する信号を評価するように便宜的に構成してもよい。そのような信号とは、例えば、エンジン速度、および各電動機または内燃機関の負荷などである。さらに、そのような信号を車両１の速度によって提供してもよい。信号は、例えばデータバスを経由して送信可能である。
【００４４】
最後に、当該発生制御装置２６は、駆動ユニット２が内燃機関を含まないとしても、内燃機関のエンジン騒音を発生するように、駆動ユニット２の駆動出力によって膜駆動部１３の関連する変換器１０の各音発生装置４を駆動するということは注目に値する。駆動ユニット２が内燃機関を含む場合、発生制御装置２６は、内燃機関がその時に作動していなくても、そのエンジン騒音を放出するように各音発生装置４を駆動させてもよい。内燃機関が作動していない時、つまり完全に電動での動作中に、例えば内燃機関のエンジン騒音を、ハイブリッド車両においてシミュレートしてもよい。また、停止・発車におけるアイドル騒音をシミュレートすることも可能である。
【００４５】
図１によると、適切に発生制御装置２６と連結され、手動で作動可能な作動手段３２を車室７内に設けてもよい。車両運転者は、この作動手段３２を用いて、発生制御装置２６内に格納され、様々な内燃機関型を割り当てられたエンジン騒音を選択し適用することができる。例えば、様々な内燃機関型は、様々な数のシリンダおよび／または異なる排気量を有してもよい。
【００４６】
また、このような作動手段３２を用いて、駆動ユニット２の実際の作動状態から独立して仮想作動状態を発生制御装置２６に送信することも原理上可能であり、そして各音発生装置４が駆動する時、作動状態は実際の作動状態に優先する。例えば、この方法では、車両運転者は車両停止中にエンジンの「回転」をシミュレートすることができる。
【００４７】
駆動ユニット２が駆動車両１用に少なくともひとつの電動機を含むのみである場合、原則的にマニュアルトランスミッションを必要としない。しかし、車両運転者は、特徴的な変速操作の音を聞くことを望むこともある。有利な変形例によると、発生制御装置２６は、エンジン騒音が駆動ユニット２の現在の作動状態に応じて変速操作作動音および様々な変速段の音をシミュレートするような方法でエンジン騒音を変えるために、各音発生装置４を作動させることができる。さらに、発生制御装置２６は、内燃機関がなくても、内燃機関の特徴的なイグニッションノイズをシミュレートするように構成されてもよい。
【００４８】
図２によると、保護用グリル３４は、例えばファンネル２０からの大きなごみの侵入を防止するように放出管１６内に配置されてもよい。また、そのような保護用グリル３４は、一般的に放出管１６の放出口端３３に配置されてもよい。放出管１６の長さは単に例示を目的として図２に示し、放出管１６の一般的な適用に関して何ら制限をしない。好ましい実施形態によると、放出管１６を、所定の周波数か所定の周波数域で振幅増幅を引き起こす管状レゾネータとして構成してもよい。例えば、定常波を放出管１６で発生させることが可能である。放出管１６の長さを適切に選択すれば、λ／４レゾネータまたはλ／２レゾネータを作ることが可能である。