CN110506309B - 用于机动车辆的结构声致动器和机动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆(1)的结构声致动器(2)，该结构声致动器包括电子动态激励单元(7)，并且该激励单元(7)形成有被配置成用于激励声学体(4)的激励侧(10)，其中，声学上刚性的中间元件(3)紧固至该激励侧(10)，并且该中间元件(3)具有背离该激励侧(10)并被配置用于联接至该声学体(4)的联接侧(12)。

Description

用于机动车辆的结构声致动器和机动车辆
本发明涉及一种用于机动车辆的结构声致动器，该结构声致动器包括电子动态激励单元。激励单元形成有被配置成用于激励声学体的激励侧。本发明还涉及一种具有相应的结构声致动器的机动车辆。
结构声致动器是从现有技术已知的。为了根据弯曲波原理而在声学上激励表面，在音频范围中使用了结构声致动器。这些致动器在它们的作用方法方面与具有振膜的传统扬声器相同，这是因为两者都基于电子动态换能器原理。两种系统在它们的结构方面不同的程度在于，结构声致动器没有振膜、没有围绕物、并且没有扬声器盆架，因此与具有振膜的传统扬声器相比，结构声致动器相当轻且小。然而，结构声致动器通常需要合适的激励表面进行声发射。
为了提供声波的宽带发射，致动器因此必须联接至合适的表面或声学体。这种联接实现了致动器所产生的振动在声音体或声学体中的传输。这使得在整个激励表面中形成弯曲振动。这些弯曲振动由于正在振动的声学体激励的空气载声而变得可听见。
致动器与声学体的联接类型因此对于振动系统的最佳传输和高效率是至关重要的。现代的结构声致动器通常通过粘结结合或螺纹连接直接紧固至待激励的表面或声学体。为此，在致动器的固定部分和所述表面之间形成直接连接，该直接连接的尺寸通常与线圈支架或磁体的直径相对应。这种直接联接形式主要实现了在激励源或结构声致动器与声学体本身之间提供长期稳定安装的目的。
本发明的目的是产生一种结构声致动器和一种机动车辆，可以利用该结构声致动器来更有效地激励声学体。
该目的通过根据独立权利要求的结构声致动器和机动车辆来实现。
根据本发明的用于机动车辆的结构声致动器包括电子动态激励单元。特别地，结构声致动器包括壳体和电源接口。激励单元被设计成具有尤其是平坦的激励侧。激励侧被配置成用于激励声学体。关键的思想是，声学刚性中间元件紧固至该激励侧，并且该中间元件具有背离该激励侧并被配置用于联接至该声学体的联接侧。
本发明基于以下发现：通过使用布置在激励单元与声学体之间的多种不同地设计的中间元件，可以操纵声学体所发射的声音。因此，例如，可以操纵声音的频率和/或音量。例如，频率可以增大或减小。然而，例如，还可以加强或减弱或抑制声音的某些频带。声音的准确调整取决于中间元件的设计。
因此，例如，中间元件可以以使得声学体所发射的声音的(可听)频带的中心部分增加的方式成形。为此，中间元件可以以多种不同的形状和/或以多种材料来设计。
然而，特别地提供的是，中间元件紧固在激励单元和声学体之间，其方式为使得激励单元的激励运动可以输出到中间元件，并且激励运动可以从中间元件传递到声学体。在这种情况下，激励单元和声学体尤其排他地经由中间元件连接。因此，在激励单元与声学体之间尤其是没有直接接触。
中间元件被设计成是声学上刚性的。特别地，这意味着中间元件本身基本上不发射可听见的声音，因此在16Hz到20kHz之间没有声音。特别地，中间元件被刚性地设计，其方式为使得激励单元在中间元件中基本上不产生辐射的弯曲波。这应当被理解为尤其包括，在结构声致动器的安装状态下，结构声致动器的声学输出的至少95％、优选地至少98％由声学体发射。特别地，因此结构声致动器的声学输出的仅至多5％、优选地至多2％由中间元件发射。
中间元件优选地连接至激励单元的可移动圆柱体或可移动线圈元件。附加地或替代地，中间元件也可以连接至激励单元的其他部分或连接至结构声致动器的壳体。
优选地，提供的是，中间元件被设计成平面的，并且联接侧的表面区域大于或等于激励侧的表面区域。相对于激励单元与声学体直接联接的情况，借助于较大表面区域的联接侧，激励运动也可以就表面区域而言应用于声学体的较大区域。还有利的是，尽管联接侧由于中间元件而有较大表面区域，但是激励单元本身仍然可以设计得小且紧凑。
此外，在一个实施例中，优选地提供的是，中间元件是预张紧的并且在未联接状态下，联接侧是弯曲的，特别是远离激励侧凹入地弯曲。由于初始张力，中间元件将不同的压力施加在声学体上。中间元件施加在声学体上的压力或力取决于中间元件的初始张力而不同。例如，如果中间元件在与激励侧相反的方向上是凹入的，则在中间元件的周边区域中，施加在声学体上的力比例如在联接侧的中心区域中的情况下更大。例如，如果声学体被设计成平面或平坦的，则适用此情况。如果声学体也是弯曲的，那么初始张力还提供了中间元件可以在大的表面区域上接触弯曲的声学体的优点。
此外，优选地提供的是，中间元件在联接侧的平面中具有矩形中心件，且具有彼此间隔开并且从中心件延伸远离、尤其是径向延伸的至少两个交叉件。交叉件优选地设计成相同的形状，并且中心件优选地是方形的。交叉件以相等的角度在从中间元件的中心延伸远离的方向上延伸。此外，优选地提供的是，交叉件以彼此相等的距离从中心件延伸远离。在四个交叉件布置在中心件上的情况下，获得了十字形状，这意味着中间元件于是设计成十字形状。中心件和交叉件尤其是在同一平面内延伸。具有中心件和交叉件的中间元件的设计是有利的，这是因为借助于交叉件，可以以多种方式确定声学体上的动能注入点。因此，交叉件可以附接至中心件，其方式例如为使得这些交叉件从中心件以一定角度延伸并且例如还具有不同的长度。结果是，激励单元的动能或振动可以非常精确地并且以适合于情况的方式经由中间元件被导引到声学体中。
此外，优选地提供的是，中间元件具有远离激励单元的激励侧定向的至少两个交叉件，并且联接侧仅由杆件的远离激励侧定向的端部形成。在此实施例中，中间元件被设计为准三维的。中间元件还可以具有远离地定向的多个杆件。例如，由于杆件，中间元件于是呈现蜘蛛形或章鱼形，使得杆件至少部分地围成三维空气空间。杆件可以设计成在一个或多个方向上是弯曲的。然而，杆件也可以设计成直线的。然而，优选地提供的是，仅将每个杆件的远离激励侧定向的端部设计为联接侧，并且因此仅该端部与声学体接触。因此，振动能量仅在声学体中的杆件的端部与声学体接触的点处被引入。这是有利的，因为这意味着设计成具有复杂形状的声学体可以有效地并且以适合于应用的方式联接，以便从激励单元引入振动能量。
此外，优选地提供的是，中间元件被设计成具有至少两个材料层，这些材料层从联接侧以相等的距离延伸并且尤其是由不同的材料形成。由于不同的材料层，例如可以产生中间元件的初始张紧。然而，由于不同的材料层，还可以调节激励单元发射的频率，并且因此可以对声学体发射的噪声产生影响。中间元件也可以由两个以上的材料层形成。
优选地提供的是，材料层使用不同材料形成。不同的材料可包括例如不同的塑料、塑料化合物、有机玻璃、铝、ureol(代木材料)、碳、木材、或玻璃纤维。由于材料不同，激励单元的频率可以调整并以适合的方式输出到声学体。
此外，优选地提供的是，中间元件在与联接侧相反的一侧上具有凸起的、尤其是圆柱形的安装区域，并且安装区域被配置成用于将中间元件附接至激励单元。由于安装区域，中间元件可以更容易且更牢固地附接至激励单元。因此，例如，中间元件可以以使得仅安装区域可以附接至激励单元的激励侧的方式来设计。然而，安装区域的设计也会对激励单元所输出的动能频率的调节产生影响。特别地，安装区域设计成圆柱形。在这种情况下，圆柱体优选地以使得圆柱体的旋转轴线垂直地搁置在激励单元的激励侧上的方式形成。
此外，优选地提供的是，中间元件通过非破坏性可释放连接、特别是螺纹连接附接至激励单元的激励侧。非破坏性可释放连接意味着中间元件可以例如附接至不同的激励单元。因此，例如在故障的情况下，激励单元可以被新的激励单元代替。于是中间元件不会被破坏或损坏并且可以继续使用。优选地，中间元件也可以例如在更换激励单元时保持联接至声学体。尤其提供的是，中间元件使用螺纹连接(例如通过一个或多个螺钉)附接至激励单元。然而，情况还可以是，例如，中间元件借助于粘结结合或固化胶泥在材料上结合到激励单元。然而，还可以使用不同类型的夹子来将中间元件附接至激励单元。
本发明还涉及一种具有根据本发明的结构声致动器的机动车辆。
机动车辆优选设计为乘用车。结构声致动器优选地布置在机动车辆的从机动车辆的乘客舱看不到的区域上。
优选地提供的是，结构声致动器尤其是排他地通过中间元件的联接侧联接至声学体，声学体被设计为机动车辆的内饰件。内饰件例如实施为内部门板饰板、驾驶舱饰板、车顶内饰板、轮拱衬里、柱饰板、或座椅覆盖物。结构声致动器优选地附接至内饰件的内侧，因此坐在机动车辆的乘客舱中的乘员不能看到结构声致动器。包层部分的内侧因此尤其是面朝机动车辆的由此伪装的部件。
结构声致动器优选地是机动车辆的音频系统的组成部件，以用于娱乐车辆乘员。
结构声致动器的有利实施例应被视为机动车辆的有利实施例。
本发明的进一步特征从权利要求书、附图以及附图的描述中显现。在以上描述中引用的特征和特征组合以及在下面的附图的描述中引用的和/或单独在附图中示出的特征和特征组合不仅适用于所指示的相应组合，而且适用于其他组合或在不脱离本发明的范围的情况下单独适用。
下面将基于示意性附图更详细地解释本发明的示例性实施例，在附图中：
图1示出了根据本发明的具有结构声致动器的机动车辆的示例性实施例的示意性平面图；
图2示出了具有中间元件的结构声致动器的示例性实施例的示意图；
图3示出了具有中心件、四个交叉件、以及安装区域的中间元件的示例性实施例的示意图；
图4示出了预张紧的中间元件的示例性实施例的示意图；并且
图5示出了具有两个杆件的中间元件的示例性实施例的示意图。
在附图中，相同或功能上相同的元件设有相同的附图标记。
在图1中，示出了具有结构声致动器2的机动车辆1的示意性平面图。
根据示例性实施例，结构声致动器2经由中间元件3联接至机动车辆1的内饰件4。
然而，结构声致动器2也可以联接至机动车辆1的任何期望的部件。在当前情况下，内饰件4设计为内门饰板。
结构声致动器2因此仅经由中间元件3连接至实施为声学体的内饰件4。结构声致动器2输出的动能于是经由中间元件3联接至内饰件4中。内饰件4于是优选地激励位于机动车辆1内部的空气，并产生可听声音范围内的声音或噪声。
存在将结构声致动器2布置在机动车辆1中的多种可能的方式。也可以将多个结构声致动器2布置在机动车辆1中。这种布置可以例如定位在车辆内部的装饰件后面，或者在玻璃表面上、底盘零件(比如将机动车辆1的发动机舱与机动车辆1的乘客舱分隔开的防溅器壁)上、或者机动车辆的底盘的侧梁或横梁上。
图2示出了结构声致动器2的示例性实施例。结构声致动器2具有壳体5、电源接口6、以及电子动态激励单元7。壳体5至少部分地包围激励单元7并且保护该激励单元免受例如进入灰尘和其他类型的污染物的影响。电源接口6被配置成连接至机动车辆1的能量供应源。经由电源接口6提供激励单元7所需的能量。
根据示例性实施例的激励单元7具有磁体元件8和线圈元件9。磁体元件8被设计成相对于线圈元件9可移动。通过向电源接口6施加电能，磁体元件8相对于线圈元件9移动。
根据示例性实施例，激励单元7具有激励侧10。激励侧10被设计成用于激励内饰件4。另外，激励侧10由磁体元件8和/或线圈元件9提供。
中间元件3附接至激励侧10。中间元件3还附接至磁体元件8和/或线圈元件9。附加地或替代地，中间元件3还可以附接至壳体5。
激励侧10特别地设计为平坦表面，以便将动能输出到中间元件3或激励中间元件。为了执行激励，线圈元件9相对于磁体元件8朝向中间元件3或远离中间元件3移动。线圈元件9的移动尤其是在16Hz至20kHz的范围内发生。
中间元件3通过非破坏性可释放连接11紧固至激励单元10。非破坏性可释放连接11优选地实施为螺纹连接。以这种方式，中间元件3可以使用一个或多个螺钉附接至激励单元7。在未示出的其他示例性实施例中，中间元件3也可以例如胶合至激励单元7或者使用不同类型的夹子或支架紧固至激励单元7。然而，中间元件也可以通过硬化胶泥紧固至激励单元7。可释放连接设置在中间元件3与磁体元件8之间和/或中间元件3与线圈元件9之间。
中间元件3具有远离激励侧10的联接侧12。联接侧12被配置成用于联接至内饰件4。根据图2的示例性实施例，内饰件4使用中间元件3联接至联接侧12。因此，内饰件4不直接与激励单元7接触。仅经由中间元件3发生激励单元7的动能单元进入内饰件4。中间元件3改变了力到内饰件4中的传递。因此，可以例如使用中间元件3抑制或增强由激励单元7发射的频谱的某些区域中的频率。因此，中间元件3尤其是由于其材料特性和/或其几何形状而在所发射频率的能量特定效率和/或带宽方面影响到内饰件4的发射。
与没有中间元件3的结构声致动器2的情况(结构声致动器因此直接连接至内饰件4)相比，借助于经由连接元件3的改变的力传递以及由此产生的更高效率和/或更宽或更窄的频谱带宽，可以就结构声致动器的尺寸和其能量消耗而言更有效地使用结构声致动器2(也被称为表面发射器)。
此外，作为结果，还可以例如节省重量和/或安装空间。例如，作为结果，与没有中间元件而联接至内饰件4将需要的结构声致动器相比，可以使用更少和/或更小的结构声致动器2来产生相同量的声音或相同的声学性能。
特别地，提供的是联接侧12的表面区域13在尺寸上大于或等于激励侧10的表面区域14。激励侧10的表面区域14例如可以从线圈元件9和/或磁体元件8获得。中间元件3和内饰件4之间的联接也例如使用可逆连接或材料上结合的连接进行。
中间元件3优选地与内饰件4单独地实施。因此，中间元件3不是内饰件4的部件或层。
图3示出了联接至内饰件4的中间元件3的示例性实施例。根据此示例性实施例，中间元件3具有矩形中心件15。在当前情况下，中心件15实际上是方形的。四个交叉件16从中心件15在与中心件15相同的平面中延伸。交叉件16的数量可以变化，但是优选地设置至少两个交叉件16。根据示例性实施例，交叉件16与中心件15一样宽。然而，交叉件16相对于中心件15的相应宽度也可以变化。例如，交叉件16可以比中心件15更宽或更窄。在当前情况下，交叉件16与中心件15一起产生十字形状。
根据示例性实施例，进一步提供的是，中间元件3的外部轮廓在交叉件16的远离中心件15定向的端部处是圆形的。然而，在未示出的进一步的示例性实施例中，中心件15也可以具有拐角而不是圆形端部。
根据示例性实施例，中间元件3还具有安装区域17。根据图3的示例性实施例，安装区域17布置在中心件15上。安装区域17尤其被设计成圆柱形并且被配置成用于将中间元件3附接至激励单元7。通过将中间元件设计成具有中心件15和交叉件16，可以以特别精确的方式调节激励单元7所发射的能量的频谱带宽。
图4示出了中间元件3的进一步的示例性实施例。中间元件3具有初始张力18。由于初始张力18，如果中间元件处于未联接状态或处于未组装状况，则中间元件3具有在内饰件4的方向上的凹曲率。在联接或组装状态下，中间元件3优选地以联接侧12的整个表面13支承抵靠内饰件4。优选地，中间元件3因此在联接状态下压靠或按压在内饰件4上。可以进而借助于初始张力18以各种方式调节激励单元7所发射的能量的频率范围。例如，可以减小或增大单个频率范围。然而，例如，还可以借助于中间元件3来扩展整个频谱。此外，由于初始张力18，例如可以对内饰件4施加影响。因此，例如，中间元件3的外部区域中的预张紧(在该区域中由内饰件4上的初始张力所产生的力更大)可以用于将不同的频率注入内饰件4中除了中间元件3的中心区域之外的这些区域中。
此外，根据图4的示例性实施例的中间元件被设计成具有第一材料层19、第二材料层20、以及第三材料层21。根据示例性实施例，材料层19、20、21形成为具有均匀的厚度并且相对于联接侧12均匀地延伸。材料层19、20、21可以由例如相同材料或不同材料形成。因此，材料层可以由例如固体材料、硬泡沫、玻璃、有机玻璃、铝、ureol(代木材料)、碳、木材、或玻璃纤维制成。根据示例性实施例，仅第三材料层21接触内饰件4。例如，材料层19、20、21可用于产生初始张力18。
图5示出了中间元件3的进一步的示例性实施例。中间元件3具有远离激励侧10定向的两个杆件22。在此示例性实施例中，联接侧12仅由杆件22的远离激励侧10指向的端部23形成。
中间元件3也可以设置有比图5所示出的更多的杆件22。因此，中间元件3例如可以实施为具有多个杆件22，因此呈现蜘蛛状或篮子状形状。
中间元件3也可以由例如金属或混合塑料形成。
例如，也可以是从中间元件3切出部分区域并且中间元件3因此具有晶格状或多孔结构的情况。此外，例如，中间元件3可以具有蜂窝结构，其中蜂窝结构可以均匀地或以不同的形状和尺寸实施。
借助于中间元件3，可以因此执行对激励单元7所发射的频率的频率调节。取决于中间元件3的几何形状和材料，可以使用中间元件3以各种方式实现力传递到内饰件4中。
附图标记清单
1 机动车辆
2 结构声致动器
3 中间元件
4 内饰件
5 壳体
6 电源接口
7 激励单元
8 磁体元件
9 线圈元件
10 激励侧
11 可释放连接
12 联接侧
13 联接侧的表面
14 激励侧的表面
15 中心件
16 交叉件
17 安装区域
18 初始张力
19 第一材料层
20 第二材料层
21 第三材料层
22 杆件
23 杆件的端部

Claims (8)

1.一种用于机动车辆(1)的结构声致动器(2)，该结构声致动器包括电子动态激励单元(7)，并且该激励单元(7)形成有被配置成用于激励声学体(4)的激励侧(10)，
其特征在于，
声学上刚性的中间元件(3)紧固至该激励侧(10)，并且该中间元件(3)具有背离该激励侧(10)、并且被配置用于联接至该声学体(4)的联接侧(12)，其中，该中间元件(3)在设计上是平面的，并且该联接侧(12)的表面区域(13)大于或等于该激励侧(10)的表面区域(14)；
其中，该中间元件(3)被设计成具有初始张力(18)，并且该联接侧(12)在未联接状态下是弯曲的。
2.如前述权利要求1所述的结构声致动器(2)，
其特征在于，
该中间元件(3)具有位于该联接侧(12)的平面中的矩形中心件(15)以及彼此间隔开并且从该中心件(15)延伸远离的至少两个交叉件(16)。
3.如权利要求1所述的结构声致动器(2)，
其特征在于，
该中间元件(3)具有远离该激励单元(7)的激励侧(10)指向的至少两个杆件(22)，并且该联接侧(12)仅由这些杆件(22)的远离该激励侧(10)指向的端部(23)形成。
4.如权利要求1所述的结构声致动器(2)，
其特征在于，
该中间元件(3)被设计成具有从该联接侧(12)以相等的距离延伸的至少两个材料层(19，20，21)。
5.如权利要求1所述的结构声致动器(2)，
其特征在于，
该中间元件(3)在与该联接侧(12)相反的一侧上具有凸起的安装区域(17)，并且该安装区域被配置成用于将该中间元件(3)附接至该激励单元(7)。
6.如权利要求1所述的结构声致动器(2)，
其特征在于，
该中间元件(3)通过非破坏性可释放连接(11)紧固至该激励单元(7)的激励侧(10)。
7.一种机动车辆(1)，该机动车辆具有权利要求1至6中任一项所述的结构声致动器(2)。
8.如权利要求7所述的机动车辆(1)，
其特征在于，
该结构声致动器(2)用中间元件(3)的一个联接侧(12)联接至声学体，该声学体被设计成该机动车辆(1)的内饰件(4)。
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