CN104632320A - 车身上的执行器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在机动车的车身(3)上的电声学执行器(2)的系统(1)，其中，该执行器(2)具有壳体(4)，其中，布置有至少一个扬声器(7)，所述扬声器在壳体(4)中将前容积(8)与后容积(9)分开，而且其中，该执行器(2)具有声波排出管(5)，其从壳体(4)向外伸出并在流体学上地与前容积(8)耦接。当执行器利用多个如下保持装置(19)保持在车身(3)上时，得到导入到车辆中的降低了的噪音，即，所述保持装置在壳体(4)的周向(20)上彼此间隔地布置在壳体(4)上且所述保持装置分别沿保持方向(21)弹性地且横向于该保持方向刚性地设计。

Description

车身上的执行器系统
技术领域
本发明涉及一种在机动车的车身上的电声学执行器的系统。
电声学执行器通常包括壳体，其中布置有至少一个扬声器，所述扬声器在壳体中将前容积与后容积分开。此外，执行器还具有声波排出管，其从壳体向外伸出且在流体学上与前容积耦接。
背景技术
在排气机组中，这样的电声学执行器被用作有效的声波抑制器，以便借助反声波来降低在排气机组中传送的噪音的干扰性振幅。此外，这样的执行器还可以用于有针对性地产生或加强特定的频率，以便促进所谓的声学设计。同样可以考虑混合应用，其中，各执行器借助反声波来抑制或降低干扰性频率，而它同时产生或加强所期望的频率。
对于使用此类执行器原则上可能的是，将声波排出管直接地固定在排气管或排气机组上，以便能够将借助执行器生成的声波直接导入废气流中。此外，执行器还可以经由其壳体与车身弹性连接，从而执行器可以和废气机组一起相对于车身振动。由于紧凑的安装状况，通常不可能的是：将执行器经由声波排出管直接固定在排气机组上。在该情况下，原则上可能的是，将执行器整个地固定在车身上并将声波排出管浮动地布置在周边环境中。替选地还可以考虑，将声波排出管通过弹性连接件与排气管连接起来，以便将执行器的壳体布置在另一个较好地适宜的位置上。
在壳体经由声波排出管不具有与排气管硬性或刚性耦接的情况下存在下述危险，即，在执行器运行期间使壳体处于振动中。在壳体固定地连接在车身上的情况中，可以由此使车身局部地经受振动，这会在车辆中导致非预期的噪音生成。壳体的振动激励可以归因于，扬声器终归是以其外罩支撑在壳体上。外罩一方面撑开扬声器的膜，并且另一方面承载电磁驱动器，该电磁驱动器与膜是驱动连接的。每个从驱动器导入到膜中的振动都作为“作用”，其从驱动器经由外罩到壳体上的“反作用”必须被支撑。
发明内容
本发明涉及下述问题，即，针对在车身上的执行器的布置来说明改善的实施方式，该实施方式的特征在于，在执行器和车身之间降低了的振动传递。
根据本发明，该问题通过独立权利要求的主题得到解决。有利的实施方式是从属权利要求的主题。
本发明基于下述一般性思想，即，借助多个独立的保持装置将执行器保持在车身上，其中，所述保持装置在壳体的周向上彼此间隔地且在壳体上分布地布置。此外，保持装置沿保持方向弹性地且横向于保持方向刚性地设计。术语“弹性”和“刚性”在此以如下方式彼此间相对地理解，即，各保持装置在保持方向上比横向于该保持方向的方向具有更大的弹性。同样，各保持装置在横向于保持方向的方向上比在平行于保持方向的方向上具有更大的刚性。相应地，保持装置也可以在横向于保持方向的方向上具有一定的弹性，然而该弹性明显小于在平行于保持方向的方向上的弹性。例如，各保持装置在平行于保持方向的方向上的弹性比横向于该保持方向的方向上的弹性要大至少一个数量级。
通过在保持方向上的弹性的保持装置，壳体在保持方向上的振动不会或仅强烈减弱地传递到车身上。而通过横向于保持方向的方向上的刚性，实现了执行器在车身上的足够的固定。执行器的非预期的体声波传递到车身上的风险因此可以显著降低。
相应于有利的实施方式，各个保持装置的保持方向彼此平行地延伸。由此，整个壳体或整个执行器基本上仅以保持方向作为用于关于车身的相对运动的自由度。一方面，这改善了平行于保持方向的、在车身和执行器之间的振动式的解耦，而另一方面，同时横向于该保持方向地加强了执行器在车身上的固定。
根据另一实施方式，保持装置的保持方向平行于扬声器的激励方向地延伸，其中，在执行器运行时，扬声器将激励力传递至壳体。扬声器的激励方向基本上相应于扬声器膜的升降方向或振动方向，其中，激励力抵抗对于恢复扬声器膜而言所必需的力，这可以由物理定律“作用等于反作用”得出。通过保持方向对于所提到的激励方向的平行取向，可以有针对性地抑制由于扬声器而在壳体中产生的振动。
根据另一实施方式，各保持装置可以具有与壳体固定地连接的托架，其通过耦接装置沿保持方向弹性地且横向于该保持方向刚性地与车身连接。换言之，各保持装置具有硬性地或固定地或刚性地与壳体连接的托架，从而最终经由耦接装置生成弹性悬挂，该弹性悬挂在各托架和车身之间起作用。应用这样的托架简化了保持装置在壳体上的连结。
根据另一实施方式，保持装置或托架可以限定保持平面，该保持平面垂直于扬声器的激励方向地延伸。因此优选涉及至少三个保持装置，以便可以明确限定所提到的保持平面。借助三个或更多个保持装置，壳体可以安全地支撑在车身上。
保持装置的保持方向垂直于保持平面地取向是优选的，从而对壳体的支撑在振动方面无力矩地实现。
在另一实施方式中，保持装置或托架相对于扬声器的力导入部位等距地布置，从该力导入部位出发，在执行器运行时，扬声器将动力学的激励力传递至壳体上。该措施还导致，保持装置最终不必支撑转动力矩。术语“等距”在上下文中理解为：优选存在相同的间距，然而原则上在保持装置与力导入部位的间距方面可以容有最大10％的偏差并仍可以理解为等距的。
根据另一实施方式，保持装置或托架相对于执行器的质量重心等距地布置。该措施导致，静态力，也就是执行器的重力不会在执行器和车身之间传递力矩。“等距”在此可以如此地理解，即，尽可能要求一致的间距，然而可以容有最大10％的偏差。
在另一实施方式中可以设置，执行器的质量重心和力导入部位基本上重合地或者在重力方向上相叠地布置，从该力导入部位出发，扬声器在执行器运行时将动力学的激励力传递至壳体。这些措施最终导致，在执行器运行期间降低了壳体中产生的转动力矩。
在另一实施方式中可以设置，扬声器在壳体中如下地布置，即，使得扬声器的激励方向平行于重力方向地延伸，其中，在执行器运行时，扬声器将激励力传递至该壳体上。通过该措施，扬声器所得到的激励力基本上穿过执行器重心地延伸。因为激励力和重力因此同轴地延伸，所以简化地实现了壳体无力矩地支撑在车身上。
在另一有利的实施方式中可以设置，各保持装置的耦接装置(其将各自的保持装置的与壳体固定地连接的托架与车身连接)设计为弹性体支承件(其沿保持方向弹性地且横向于该保持方向刚性地设计)。对具有依赖于方向的弹性的弹性体支承件的应用实现了：一方面实现了足够的振动抑制，且另一方面实现了对执行器在车身上的足够的保持。
根据特殊的改进方案，弹性体支承件可以具有特别是环形的第一弹性体区域，其沿保持方向支撑在车身上，其中，弹性体支承件还具有特别是环形的第二弹性体区域，其在盘片上在背离车身的一侧沿保持方向支撑托架。所提到的盘片可以通过螺栓连接件与车身固定地连接(该螺栓连接件延伸穿过两个弹性体区域且穿过托架)。这样的弹性体支承件在保持方向上具有相对高的弹性，而它同时在横向于保持方向的方向上具有相对高的刚性。
在改进方案中，螺栓连接件还延伸穿过间隔套筒并将盘片沿保持方向支撑在车身上。借助这样的间隔套筒，可以在弹性体支承件和车身之间实现高的保持力，其中，能同时实现用于弹性体区域的预先限定的预张紧。
两个弹性体区域在此可以在共同的弹性体中整合地构造。此外可以考虑，两个弹性体区域借助独立的或分开的弹性体来实现。
在另一实施方式中，所提到的耦接装置具有弹性体，其在一侧与各自的托架固定地连接，并且在另一侧与紧固在车身上的保持件固定地连接，其中，弹性体沿保持方向弹性地且横向于该保持方向刚性地设计。该实施方式设计得特别简单且因此成本低廉。例如，弹性体可以根据橡胶圈的类型来设计，其中，在一侧能联结托架，并且在另一侧能联结各自的保持件。根据优选的变型方案，各托架在此可以或多或少线形地设计。补充地或替选地，各保持件或多或少线形地设计。
在另一实施方式中，各耦接装置具有至少一个弹性体和/或至少一个弹簧元件以及具有限定保持方向的直线引导部。在这种情况下，沿保持方向的弹性保持以及刚性的横向支撑的功能被划分到耦接装置的两个不同的组件上。传递弹性的保持力经由弹性体或经由弹性元件进行，而刚性的横向支撑经由直线引导部进行。
根据另一有利的实施方式可以设置，执行器仅通过保持装置保持在车身上。特别是在声波排出管和车身或排气机组之间不传递保持力。可以附加地或替选地设置：声波排出管浮动地布置在执行器的周边环境中。在该情况下，还缺少例如每个声波排出管与排气机组的连接。
最后，本发明因此还涉及一种车辆，其具有车身和至少一个执行器，该执行器借助前述类型的系统布置在车身上。
本发明其它重要特征和优点由从属权利要求、附图和依据附图的所属的附图说明得出。
可以理解的是，前面提及的和后面待阐明的特征不仅能以分别给出的组合来应用，也能以其它的组合或单独地应用，而不脱离本发明的保护范围。
附图说明
本发明优选的实施方式在附图中示出，并在下文中进一步阐明，其中，同样的附图标记涉及同样的或类似的或功能相同的组件。
分别示意性地示出了：
图1为执行器在车身上的布置的极为简化的截面图，
图2为该布置的等轴测视图，
图3为图2的布置的保持装置的简化的截面图，
图4为该布置的极为简化的等轴测视图，然而却是在另一实施方式的情况下，
图5为在图4中所使用的保持装置的耦接装置的放大视图，
图6为根据图5中的剖面线Ⅵ的耦接装置的截面视图，
图7为在另一实施方式中的保持装置的截面视图。
具体实施方式
图1、图2和图4分别示出了：并未示出的机动车的、仅不完整或者说部分地示出的车身3上的电声学执行器2的系统1。执行器2具有壳体4，以及声波排出管5，该声波排出管从壳体4向外伸出到执行器2的周边环境6中。
根据图1，在壳体4中布置有至少一个扬声器7，该扬声器在壳体4中将前容积8与后容积9分开。在所示出的、优选的实施例中，执行器2仅具有一个扬声器7。通常，扬声器7具有膜10以及用以驱动膜10的电磁驱动器11。驱动器11和膜10是以所示出的方式驱动连接的。
此外还设置了外罩12，其一方面承载驱动器11，并且另一方面张紧膜10。外罩12此外还用于将扬声器7固定在壳体4上。为此，在凸缘区域14采用了外罩12的环形部13，通过该环形部将两个壳半体，也就是壳体2的下壳半体15和上壳半体16相互固定。外罩12是通入后容积9的，从而后容积9通过外罩12延伸至膜10的面向上壳半体16的背侧。在壳体4中，在这里所示出的实施方式中，还布置了漏斗17，其包围前容积并将膜10的面向前容积8的前侧流体学地或声学地与声波排出管5连接。换言之，声波排出管5与前容积8流体耦接。以这种方式，借助膜10产生的声波能够经由漏斗17射入到声波排出管5中并通过声波排出管5射入到周边环境6中。在图1的实施例中，下壳半体15中的漏斗17此外将前容积8与附加容积18分开。适宜地，环形部13是在声学上可穿透的，例如借助相应的裂口和开口。以该方式，附加容积18在声学上被纳入后容积9中，由此，执行器2具有特别大的后容积(9+18)。
执行器2可以作为有效的声波抑制器或声音发生器或有效的声波抑制器和声音发生器的组合来设计，以便实现车辆的声波释放。只要车辆装配有内燃机，就可以利用设计为有效声波抑制器的执行器2来降低释放到车辆周边环境中的干扰声波。相反，在带有较小的内燃机的车辆和/或在带有电动驱动器的车辆中，有针对性地借助执行器2来产生车辆的声波释放是可能的。在此，声学上的反馈对于司机是重要的，以便像在传统车辆的情况中那样地得到对于驱动器当前功率的感知。恰好对于电动车而言相当重要的是：随着相应的声波释放而得到改善的被动的车辆安全性，这是因为，车辆由此可以被其它交通参与者更好地感知。因为在电动车的情况中，在小的车辆速度下的行驶噪音基本上降低至滚转噪音，从而存在下述风险，即，行人或骑自行车的人听不到该电动车。
根据图1、图2和图4，执行器2借助多个保持装置19保持在车身3上。在此，保持装置19在壳体4的于图2和图4中通过双箭头示出的周向20上分布地布置，从而它们在周向20上彼此间隔。如下变体是优选的，其中，设置有三个这种保持装置19。原则上，也可以设置多于三个的保持装置19。理论上，还可以考虑仅带有两个保持装置19的解决方案。
保持装置分别安装在壳体4上，更确切地说，优选安装在下壳半体15上。保持装置19在图1、图3或图5-图7中通过双箭头示出的保持方向21上弹性地且横向于保持方向21相对刚性地设计。所有保持装19的保持方向21优选彼此平行地延伸。此外，保持方向21优选平行于扬声器7的在图1中通过双箭头给出的激励方向22地延伸。在激励方向22上，扬声器7在执行器2运行时将激励力传递到壳体4上。此外，由图1可以获知，根据优选的实施方式，保持装置19限定了保持平面23。换言之，保持装置19位于共同的保持平面23中。保持平面23垂直于扬声器7的激励方向22地延伸。因而，保持方向21也垂直于保持平面23。
根据图1-图7，各保持装置19具有托架24，该托架与壳体4固定地连接，各保持装置还具有耦接装置25，借助其帮助使各托架24沿保持方向21弹性地且横向于该保持方向相对刚性地与车身3连接。根据图1，托架24或保持装置19可以相对于扬声器7的力导入部位26等距地布置在壳体4上，由该力导入部位出发，扬声器7在执行器2运行期间将动力学的激励力传递到壳体4上。力导入部位26在此位于驱动器11中，其中，在对膜(10)进行激励(作用)时做出反应。所述激励力由驱动器11经由外罩12和环形部13传递到壳体4中。
此外还规定，保持装置19或其托架24相对于执行器2的质量重心27等距地布置在壳体4上。在系统1中，该质量重心27和此前提及的力导入部位26在重力方向上相叠地布置。此外优选将扬声器7如下地布置在壳体4中，即，使得激励方向22平行于重力方向地延伸。此外优选将扬声器7如下地布置在壳体4中，即，使得所得出的激励力(其穿过力导入部位26)此外还穿过质量重心27。因此，激励力和重力以相同的方式作用在执行器2上，由此尤其能够避免在执行器2内形成转动力矩。
在图1、图2和图4中，此外还示出了电端子28，通过该电端子电缆线29可以穿过壳体4与扬声器7或者与驱动器11连接。此外，还可以通过缆线29来进行对执行器2的电子或电气组件例如麦克风或温度传感器的联接。
参照图3-图7，接下来进一步阐明了保持装置19的特殊实施方式。在此，图3示出了保持装置19的可能的实施方式，正如它们能够在图2中所示出的系统1的实施方式中所使用的那样。图5和图6示出了耦接装置25，正如它们在图4所示出的实施方式的保持装置19中所使用的那样。图7示出了根据另一实施方式的保持装置19。
在图3所示出的实施方式中，保持装置19的耦接装置25设计为弹性体支承件，其具有环形的第一弹性体区域31和环形的第二弹性体区域32。第一弹性体区域31在车身3上沿保持方向21支撑托架24。第二弹性体区域32在盘片33上沿保持方向21支撑托架24，该盘片在托架24的背离车身3的一侧布置。盘片33借助螺栓连接件34与车身3固定地连接。为此，螺栓连接件34延伸穿过两个弹性体区域31、32并穿过托架24。在示例中，螺栓连接件34还延伸穿过间隔套筒35，通过该间隔套筒，盘片33沿保持方向21支撑在车身3上。螺栓连接件34例如具有螺栓36以及螺母37。螺栓36的螺栓头38支撑在盘片33上。螺栓36的螺栓杆39延伸穿过盘片33，穿过间隔套筒35并因此穿过两个弹性体31和32以及穿过托架24且穿过车身3的联接区域40。螺母37与螺栓杆39拧紧，并且经由垫片41支撑在车身3的联接区域40的背离托架24的一侧上。图3的示例中，两个弹性体区域31和32为独立的弹性体。然而，原则上还可以考虑如下实施方式，其中，两个弹性体区域31、32在共同的弹性体上整合地，也就是材料一致地成形。例如，两个弹性体区域31、32经由同样受引导地穿过托架24的区段而彼此连接。
在图4-图6所示出的实施方式中，耦接装置包括弹性体42，其在此设计为橡胶圈。在此，弹性体42在一侧与相应的托架24固定地连接并因此经由托架24与壳体4连接。弹性体42在另一侧与保持件43固定地连接，该保持件本身是紧固在车身上的。就此而言，各个弹性体42经由相应的保持件43与车身3固定地连接。各个弹性体42在此如下地设计，即，其沿保持方向41弹性地且横向于该保持方向相对刚性地设计。这例如通过相应的面惯性矩结合留空部44来实现，所述留空部在图5和图6中可以看出。
图7示出了保持装置19的另一实施方式，其中，耦接装置25具有至少一个弹性体45或者至少一个弹簧元件46。原则上也可以考虑下述实施方式，其中，设置了至少一个弹性体45和至少一个弹簧元件46。此外，耦接装置25在此还包括直线引导部47，该直线引导部在示出的示例中通过销48和插座49形成，销48能双向调节地布置在该插座49中。直线引导部47因此限定了保持方向21且横向于保持方向地稳定了耦接装置25。与此不同的是，弹性体45或弹簧元件46平行于保持方向21地产生耦接装置25的弹性。例如在图7中，销48与托架24固定地连接，而套筒49与车身3固定地连接。
根据在图1、图2和图4中示出的实施方式，执行器2优选仅通过保持装置19保持在车身3上。因此，接下来特别是保持力不会通过声波排出管5传递到壳体4上。在示出的实施例中，声波排出管5浮动地布置在执行器2的周边环境6中，因此不与车辆的其它组件接触。

Claims (14)

1.一种在机动车的车身(3)上的电声学执行器(2)的系统，
-其中，所述执行器(2)具有壳体(4)，其中布置有至少一个扬声器(7)，所述扬声器在壳体(4)中将前容积(8)与后容积(9)分开，
-其中，所述执行器(2)具有声波排出管(5)，该声波排出管从壳体(4)向外伸出并且在流体学上与前容积(8)耦接，
-其中，所述执行器(2)利用多个保持装置(19)保持在车身(3)上，所述保持装置在壳体(4)的周向(20)上彼此间隔地布置在壳体(4)上并且所述保持装置分别沿保持方向(21)弹性地且横向于该保持方向刚性地设计。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述保持装置(19)的保持方向(21)彼此平行地延伸。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述保持装置(19)的保持方向(21)与扬声器(7)的激励方向平行地延展，在执行器(2)运行时，所述扬声器(7)将激励力以激励方向传递到壳体(4)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，各保持装置(19)具有与壳体(4)固定地连接的托架(24)，所述托架经由耦接装置(25)沿保持方向(21)弹性地且横向于该保持方向刚性地与车身(3)连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述保持装置(19)或所述托架(24)限定保持平面(23)，该保持平面垂直于扬声器(7)的激励方向(22)地延伸。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述保持装置(19)或所述托架(24)相对于扬声器(7)的力导入部位(26)等距地布置，在执行器(2)运行时，扬声器(7)将激励力从所述力导入部位传递到壳体(4)上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于，所述保持装置(19)或所述托架(24)相对于所述执行器(2)的重心(27)等距地布置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述执行器(2)的重心(27)和力导入部位(26)基本上重合地或者在重力方向上上下相叠地布置，所述扬声器(7)在执行器(2)运行时将激励力从所述力导入部位传递到壳体(4)上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述扬声器(7)在壳体(4)中如下地布置，即，使得所述扬声器(7)的激励方向(22)平行于重力方向地延伸，在所述执行器(2)运行时，所述扬声器(7)将激励力沿激励方向传递到壳体(4)上。
10.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，各耦接装置(25)设计为弹性体支承件(30)。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，
-所述弹性体支承件(30)具有第一弹性体区域(31)，该第一弹性体区域在所述车身(3)上沿保持方向(21)支撑托架(24)，
-所述弹性体支承件(30)具有第二弹性体区域(32)，该第二弹性体区域在盘片(33)上在背离车身(3)的一侧沿保持方向(21)支撑托架(24)，
-所述盘片(33)借助螺栓连接件(34)与车身(3)固定地连接，所述螺栓连接件延伸穿过两个弹性体区域(31、32)和托架(24)。
12.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，各耦接装置(25)具有弹性体(42)，该弹性体在一侧与各自的托架(24)固定地连接，并在另一侧与紧固在车身(3)上的保持件(43)固定地连接，其中，所述弹性体(42)沿保持方向(21)弹性地且横向于该保持方向刚性地设计。
13.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述耦接装置(25)具有至少一个弹性体(45)和/或至少一个弹簧元件(46)以及至少一个限定保持方向(21)的直线引导部(47)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其特征在于，
-所述执行器(2)仅通过保持装置(19)保持在车身(3)上，
-所述声波排出管(5)浮动地布置在所述执行器(2)的周边环境(6)中。
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