CN111556413A

CN111556413A - 带有悬挂系统的声学面板组件

Info

Publication number: CN111556413A
Application number: CN201911250997.5A
Authority: CN
Inventors: C·桑奇西
Original assignee: Ask Industries SpA
Current assignee: Ask Industries SpA
Priority date: 2018-12-10
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2020-08-18
Also published as: JP7433028B2; EP3668112A2; EP3668112A3; US20200186928A1; US11044561B2; JP2020096355A

Abstract

一种声学面板组件(200)，包括：仅一个声学面板(4)，其具有后表面；框架(3)，其在外围围绕该声学面板(4)；支撑件(2)，其与框架(3)成一体；仅一个磁性单元(1)，其固定在上述支架(2)上；仅一个音圈(6)，其固定在声学面板(4)上；支撑结构(8)，其与框架(3)一体；多个弹簧(7)，其连接至支撑结构(8)；所述弹簧(7)连接到声学面板(4)的后表面的不同点，从而弹性地支撑声学面板(4)。

Description

带有悬挂系统的声学面板组件

技术领域

本发明涉及一种具有悬挂系统的声学面板组件。

背景技术

声学面板(也称为“分布模式扬声器”(DML))以所谓的“分布模式”在各种音频范围内再现声音，从而产生在面板的结构/主体上传播的弯曲波。声音响应是通过面板的弯曲和波动而产生的，这些声音分布在由激励设备产生并在空气中传播的音频范围内。

显然，通过这种操作和声音产生机制，为了获得高质量和高保真的音频响应，选择面板材料的刚性、阻尼和自噪声方面的特性至关重要。

DML面板的一个令人赞赏的特点是，其与扬声器不同，在宽的音频频率范围内会散发出无方向性的声场；相反，声学面板通常会因低频再现不佳而受损。

众所周知，直到给定的过渡频率，取决于振膜的尺寸(直径)，扬声器的振膜的运动等同于活塞运动，即，振膜的所有点都同相运动。

对于高于过渡频率的频率，通过振膜的弯曲和波动来再现声音，这往往会使声音产生“声染”，降低保真度，有时会以不好的方式出现。显然，在这种情况下，正确选择材料对于表征声音并确保其保真度至关重要。

众所周知，传统的DML面板是通过直接固定在声音面板主体上的激励器/振动器来承受压力的。用于面板的最普通材料是层压复合类型的，通常具有蜂窝结构，包括设置在两个片/层压表面之间的蜂窝芯，被定义为“皮肤”。

声学面板的特点是厚度低，这与带有锥性振膜的扬声器不同。由于具有这种特性，因此优选声学面板，并且实际上是在阴影空间中安装的唯一解决方案。

在安装在车辆中的情况下，这种机械要求特别重要，这些车辆通常在车门中、在靠背座椅中、在车顶/顶棚中、在用于固定挡风玻璃的支柱中和在仪表板中具有阴影空间。

图1示出了根据现有技术的声学面板组件100。磁性单元1由桥形支架2支撑，该桥形支架通过通常是弹性边缘的周边悬挂5牢固地连接至支撑声学面板4的外围框架3。可移动的音圈6通过圆柱形音圈架60牢固地连接到声学面板4。音圈6在由磁性单元1产生的间隙T内自由移动。当音圈6被电流通过时，音圈6在间隙T中受到一个力(洛伦兹力)，该力决定其轴向运动。磁性单元1安装在面板的中央，尽管根据现有技术优选地设置在面板的中央之外。

图2示出了从扬声器技术已知的弹性周边悬挂的几个示例，其可以在诸如图1所示的声学面板中使用。图2的a示出了具有M形截面的周边悬挂5a；图2的b示出了具有半圆形截面且具有向外凹陷的周边悬挂5b；图2的c示出了具有半圆形截面且具有向内凹陷的周边悬挂5c；图2的d和e示出了从泡沫织物获得并布置在声学面板4周围的悬挂5d、5e；图2的f示出了悬挂5f，该悬挂5f包括两个支撑件50，该两个支撑件由弹性管状元件组成，该弹性管状元件填充有空气并且布置在声学面板4的上方和下方。

周边悬挂可以共模制，将声学面板放置在模具中并注入可注射的弹性体材料，例如橡胶、硅树脂或泡沫。可替代地，周边悬挂可以单独地制造并且通过粘合剂而胶合在面板的周围。

此外，周边悬挂可以由经树脂处理并适当热压以获得所需几何形状的织物而制成。此外，根据项目要求确定的声学特征，仅声学面板的某些周边区域可以被弹性悬挂。

US2003/0081799公开了用于改善声学面板产生的声音的合适材料，以便获得：更好的信噪比(S/N)、更好的频率响应扩展(尤其是在低频时)、以及更好的功率处理。

US2003/0081800公开了一种通过已知用于实现传统扬声器的技术的声学面板的激励和悬挂系统，其还改善了声学响应，特别是在低频时。以此方式，获得了混合声学系统，其用作具有有限功率的电信号的分布模式扬声器(DML)。相反，由于外部边界的弹性悬挂系统，声学面板以活塞模式工作，以实现高音量，尤其用于低频。

为了使声学响应更加规则，将磁性单元设置在声学面板的非中心位置，从而导致面板的不稳定运动(俯仰)，从而倾向于使板沿非平行方向移位。在空转状态下到达其轴。在US2003/0081800公开的实际实施例中，弹性周边悬挂不能保证声学面板的稳定轴向运动，并且在工作期间音圈有刮擦间隙的风险，从而导致声音失真。

US9660596部分地解决了这种缺陷，其公开了一种复杂的结构，该结构使用一个以上的磁性单元(一个以上的激励点)以使声学面板的轴向运动更加稳定。多个磁性单元的使用是试图抵消由相对于穿过面板中心的轴作用的激振力引起的机械力矩。实际上，所述机械力矩将倾向于使板以不平行于其轴线的运动移动(俯仰)。

US5025474公开了一种扬声器系统，其具有连接到后声箱的图像投影屏。该扬声器系统包括多个声学面板，这些声学面板彼此连接并且连接至具有典型的U形弹性周边悬挂的框架。每个声学面板都由包括磁性单元和音圈的传统驱动器激励。声学面板具有不同的尺寸，以便再现不同的音频频带。机柜的一部分可以打开或关闭，位于声学面板的后面。该文献旨在根据声学面板与墙壁的距离来获得机柜的最佳打开/关闭比率。在间隙中使用传统的与音圈相连的悬挂和定心系统，以使面板的运动与驾驶员的音圈的相应位移兼容。

US5025474没有公开在声学面板的表面的不同点上连接到支撑结构的弹簧。US5025474公开了由硅橡胶制成的弹性元件，其布置在两个相邻的声学面板的边缘之间。所述弹性元件不具有弹簧的刚度并且不用作弹簧。弹性元件用于弹性地连接固定在其上的图像投影屏幕的各个面板，从而获得光滑的表面，减少面板的相对位移并避免投影在屏幕上的图像变形。

实际上，必须考虑到US5025474的扬声器系统的总辐射表面为70英寸，并且需要最小位移范围在+/-0.3mm与+/-0.5mm之间，以实现100dB/m的相当大的声压级。所以，这样的扬声器系统不需要每个声学面板的表面的规则的大范围运动，因此不能设置控制面板的大范围运动的弹簧，并且显然不提供关于如何控制面板表面在面板不同点的大范围运动的任何规则。

发明内容

本发明的目的是通过公开一种具有悬挂系统的声学面板来消除现有技术的缺点，该悬挂系统避免了使用多个磁性单元，从而允许面板的稳定轴向运动。

另一个目的是公开一种这样的声学面板组件，其适合于以混合模式(即，以“分布模式”和“活塞模式”)操作声学面板，具有低频的良好再现和直至中高频的音频频带扩展。

另一个目的是公开一种廉价且易于制造的具有低厚度的声学面板组件。

根据本发明，通过独立权利要求1的特征实现这些目的。

本发明的有利的实施形式由从属权利要求得出。

在独立权利要求中限定了本发明的声学面板组件。

附图说明

通过下面的详细描述，本发明的附加特征将变得更加清楚，该详细描述仅是说明性的，而不是限制性的实施方式，其在附图中示出，其中：

图1是根据现有技术的声学面板组件的轴向剖视图。

图2是根据现有技术的用于声学面板的六种类型的弹性周边悬挂的剖视图。

图3是根据本发明的声学面板组件的俯视图。

图4是图3的声学面板组件的仰视图。

图5是与图4相同的视图，示出了支撑结构的一种变型。

图6是支撑结构的弹簧的变体的平面图。

图7是图6的VII-VII剖视图。

图8和图9是声学组件面板的实施例的仰视图，其中，支撑结构的弹簧与支撑结构一体成型。

图10是声学面板组件的仰视图，示出了支撑结构的弹簧的第二实施例。

图11和图12是声学面板组件的仰视图，示出了支撑结构的弹簧的第三实施例。

图13是声学面板组件的第二实施例的仰视图，其中弹簧连接到框架。

图14是图13的声学面板组件的变体的仰视图，其示出了用作弹簧的弹性凸片。

图15是图14的XV-XV剖视图。

图16是声学面板组件的第三实施例的仰视图，其中在框架中具有用作弹簧的弹性臂。和

图17是声学面板组件的第四实施例的仰视图，其中在声学面板的外围部分中具有用作弹簧的弹性臂。

具体实施方式

参考图3至图12，描述了根据本发明的声学面板组件的第一实施例，其通常用附图标记200表示。

现在参考图3和图4，声学面板组件200包括：

-声学面板4；

-框架3，其围绕声学面板4，

-支撑件2，其与框架3集成在一起，

-磁性单元1，其固定在支架2上，以及

-音圈6，其固定在声学面板4上。

框架3可以具有矩形形状。

尽管声学面板4显示为平面的矩形形状，但是它也可以具有非平面、非矩形的形状。例如，声学面板4可以由通常具有非平面形状的车辆的一部分构成，例如门的内部、驾驶室、支柱等。

音圈106浸没在由磁性单元1产生的磁场中。当音圈6被电流通过时，音圈在间隙中受到洛伦兹力，这导致其沿轴向移动。

支撑结构8与框架3成为一体，并且多个弹簧7连接至该支撑结构。声学面板具有后表面，并且弹簧7在声学面板的后表面的不同点处弹性地支撑声学面板4。弹簧7确保声学面板4的轴向运动，特别是当磁性单元1布置在声学面板4的中心之外时。

弹簧7可以具有不同的厚度，因此具有不同的刚度。而且，它们可以具有不同的形状并且可以设置在不同的位置，以确保声学面板4的机械力矩相对于穿过声学面板的中心并位于声学面板平面上的两个正交轴的平衡。

在图4的示例中，弹簧的支撑结构8是包括多个开口80的格栅。弹簧7设置在至少一些所述开口80的内部。在这种情况下，磁性单元1的支撑件2与弹簧的支撑结构8成为一体。实际上，磁性单元1布置在弹簧的支撑结构8的开口80内部。

图4示出了具有根据4行4列的图案设置的16个开口80的支撑结构8。所有开口80具有相同的尺寸。

磁性单元被布置在支撑结构1的开口80中，并且弹簧7被布置在所有其余的开口中，从而均匀地覆盖声学面板4的整个表面。

通过实验测试，每个弹簧7可以连接到测力计，以测量在声学面板组件200的操作期间施加在每个弹簧7上的力。以这种方式，可以确定由声学面板4的运动对每个弹簧造成的影响。如果声学面板的操作受到某些弹簧7的负面影响，则可以考虑使用一些与其他弹簧相比形状不同、材料不同或厚度不同的弹簧来移除一些弹簧或改变某些弹簧的弹性系数的可能性，从而获得声学面板组件的最佳操作。

图4示出了通过诸如螺钉的固定手段M1固定到框架3的支撑结构8。显然，支撑结构的固定手段M1可以包括胶合、焊接或装配。可替代地，支撑结构8可以与框架3一体地获得。

图4示出了借助于诸如螺钉之类的固定手段M2固定至支撑结构8的弹簧7。显然，弹簧的固定手段M2可以包括胶合、焊接或装配。替代地，弹簧7可以与支撑结构8一体地获得。

出于说明目的，每个弹簧7包括：

-中央部分70，其固定在声学面板4上；和

-两个外围部分71、72，其在相对于中央部分70在直径上相反的位置处固定到支撑结构8。

中央部分70通过两个具有弯曲形状(例如C形)的臂73、74而连接到外围部分71、72，使得弹簧具有S-形形状。

在图4的示例中，弹簧7全部沿相同的方向设置；即，在每个弹簧中，穿过弹簧的外围部分71、72和中央部分70的直线总是平行于框架3的一侧。

图5示出了一种变体，其中，支撑结构8的开口80具有不同的尺寸，并且弹簧7仅设置在一些开口80中。

一些弹簧连接到支撑结构80和框架3。

一些弹簧7仅有角度地连接到框架3。在这种情况下，穿过弹簧的周边部分71、72和中央部分70的直线相对于框架3的侧面倾斜45°。

弹簧7可以由与框架3和支撑结构8相同的塑料材料制成。替代地，弹簧7可以由塑料材料制成，该塑料材料通过共模制技术不同于框架3和支撑结构8的塑料材料。通过塑料注射技术可以容易地获得不同厚度和不同形状的弹簧，以便在声学面板4的不同区域获得不同的弹力。在任何情况下，通过模制或共模制技术都可以降低弹簧的制造成本。

弹簧7可以是金属弹簧，可以施加到支撑结构8或与支撑结构8共模制。如果使用金属弹簧，则选择不同的厚度或形状将决定微分力在声学面板的后表面的分布。

图6和图7示出了弹簧7的改进，该弹簧提供了阻尼装置75，该阻尼装置75适于阻尼弹簧的不期望的弹性振荡。阻尼装置75包括布置在弹簧7的上方和下方的两个盘形的阻尼器75a、75b。每个阻尼器75a、75b由柔软的弹性材料制成，例如橡胶、泡沫或硅树脂。

第一减震器75a设置在弹簧的中央部分70的周围，并且被盖所保持，盖包括杆76和凸缘77，杆76接合至弹簧的中央部分70，凸缘77从杆76径向伸出，从而固定阻尼器75。第二阻尼器75b设置在声学面板4与弹簧7之间。

图8和图9示出了声学面板组件200的两个实施例，其中，框架3、支撑件2、支撑结构8和弹簧7通过塑料注射一体地模制。

图10示出了根据第二实施例的弹簧207。在这种情况下，弹簧207由星形轮组成，其通常用于弹性地支撑扬声器的音圈。弹簧207为具有波浪形横截面的盘状形状。弹簧207具有固定在支撑结构8上的中央部分270和固定在声学面板4上的外围环形部分271。在这种情况下，支撑结构8包括连接到框架3和磁性单元的支撑件2的支架。

图11和图12示出了根据第三实施例的弹簧307。在这种情况下，用作弹簧307的直线弹性凸片从支撑结构8突出。每个弹簧307的一个端部370固定到声学面板4。

图13示出了根据第二实施例的声学面板组件300，其中弹簧7连接至框架3和声学面板4。支撑件2是连接到框架3的弯曲支架。在这种情况下，弹簧7仅对应于框架3的四个角而连接到框架3，并且不提供弹簧的支撑结构。

图14和15示出了图13的声学面板组件300的变体，其中，用作弹簧107的弹性凸片从框架3朝向声学面板4并且在声学面板4后面突出。弹簧107具有波状形状和平坦的端部170，该平坦的端部170通过诸如胶合或焊接的固定手段M3固定到声学面板4。弹簧107具有长度L1和宽度W，其根据待弹性地支撑的声学面板4的面积来选择。

图16示出了根据第三实施例的声学面板组件400。在这种情况下，用作弹簧407的弹性臂将框架的外围部分33弹性地连接到固定到声学面板4的框架的中央部分30。通过框架中的通槽31、32获得用作弹簧407的所述弹性臂。用作弹簧407的每个弹性臂具有连接到框架的中央部分30的内部部分470和连接到框架的外围部分33的外部部分471。

用作弹簧407的弹性臂可以例如通过与框架3相同的材料或不同的材料通过注射模制或共模制而与框架3一体地制成。

图17示出了根据第四实施例的声学面板组件500。

在这种情况下，用作弹簧507的弹性臂将声学面板的中央部分40弹性地连接到固定在框架3上的声学面板4的外围部分4e。通过弹簧板中的通槽41、42获得用作弹簧507的所述弹性臂。用作弹簧407的每个弹性臂具有连接到声学面板的中央部分40的内部部分570和连接到声学面板的外围部分43的外部部分571。

可以对本发明的当前实施例做出许多等同的变型和修改，这些变型和修改在本领域技术人员的能力范围内，并且无论如何都落入由所附权利要求书公开的本发明的范围内。

Claims

1.一种声学面板组件(200)，包括：

-仅一个声学面板(4)，其具有后表面，

-框架(3)，其围绕该声学面板(4)，

-支撑件(2)，其与该框架(3)成一体，

-仅一个磁性单元(1)，其固定在所述支撑件(2)上，

-仅一个音圈(6)，其固定在所述声学面板(4)上，和

-支撑结构(8)，其与该框架(3)成一体，

其特征在于，它包括

连接到所述支撑结构(8)的多个弹簧(7、207、307)；所述弹簧(7、207、307)连接到该声学面板(4)的后表面的不同点，从而弹性地支撑该声学面板(4)。

2.根据权利要求1所述的声学面板组件(200)，其中，所述支撑结构(8)成形为具有多个开口(80)的格栅，并且所述弹簧(7)设置在该支撑结构(8)的至少一些所述开口(80)中。

3.根据权利要求2所述的声学面板组件(200)，其中，该支撑结构的所述开口(80)根据行和列的图案而设置，所有开口(80)具有相同的尺寸，所述磁性单元(1)设置在所述开口(80)之一中，该弹簧(7)设置在其余的开口(80)中。

4.根据权利要求2或3所述的声学面板组件(200)，其中，该磁性单元的所述支撑件(2)与所述支撑结构(8)成一体，并且所述磁性单元(1)设置在该支撑结构(8)的所述开口(80)之一中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的声学面板组件(200)，其中，所述弹簧(7)与所述支撑结构(8)一体地制成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的声学面板组件(200)，其中，每个弹簧(7)包括阻尼装置(75)，所述阻尼装置是阻尼器(75a、75b)，该阻尼器(75a、75b)由软的、弹性的材料制成的中，该阻尼器(75a、75b)布置在该弹簧(7)的上方和下方。

7.根据前述权利要求中任一项所述的声学面板组件(200)，其中，每个弹簧(7)包括：

-中央部分(70)，其固定在该声学面板(4)上，

-两个外围部分(71、72)，其在相对于该中央部分(70)在直径上相反的位置处固定到该支撑结构(8)；和

-两个臂(73、74)，其具有弯曲形状，其将中央部分(70)与外围部分(71、72)连接。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的声学面板组件(200)，其中，每个该弹簧(207)包括定心装置或星形轮，所述定心装置或星形轮具有盘形的形状，具有波浪形的横截面，并且具有固定到该支撑结构(8)的中央部分(270)和固定到该声学面板(4)的外围环形部分(271)。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的声学面板组件(200)，其中，所述支撑结构(8)包括用作弹簧(307)的多个直线的弹性凸片，所述弹性凸片从所述支撑结构(8)突出并具有固定在声学面板(4)上的端部(370)。

10.一种声学面板组件(300)，包括：

-仅一个声学面板(4)，其具有后表面，

-框架(3)，其围绕该声学面板(4)，

-支撑件(2)，其与该框架(3)成一体，

-仅一个磁性单元(1)，其固定在所述支撑件(2)上，

-仅一个音圈(6)，其固定在所述声学面板(4)上，

其特征在于，它包括

多个弹簧(7、107)，其连接到所述框架(3)；所述弹簧(7、207、107)连接到该声学面板(4)的后表面的不同点，从而弹性地支撑该声学面板(4)。

11.根据权利要求9所述的声学面板组件(300)，其中，所述框架(3)包括弹性凸片，其用作弹簧(107)，从所述框架(3)朝向该声学面板(4)突出并且在该声学面板(4)的后面突出；用作弹簧(107)的每个弹性凸片具有波浪形形状和固定在该声学面板(4)上的平坦的端部(170)。

12.声学面板组件(400)，包括：

-仅一个声学面板(4)，其具有后表面，

-框架(3)，其围绕该声学面板(4)，

-支撑件(2)，其与该框架(3)成一体，

-仅一个磁性单元(1)，其固定在所述支撑件(2)上，

-仅一个音圈(6)，其固定在所述声学面板(4)上，

其特征在于，

所述框架(3)设有通槽(31、32)，从而获得用作弹簧(407)的多个弹性臂，所述多个弹性臂将该框架的外围部分(33)弹性地连接到固定在声学面板(4)上的框架的中央部分(30)。

13.声学面板组件(400)，包括：

-仅一个声学面板(4)，其具有后表面，

-框架(3)，其围绕该声学面板(4)，

-支撑件(2)，其与该框架(3)成一体，

-仅一个磁性单元(1)，其固定在所述支撑件(2)上，

-仅一个音圈(6)，其固定在所述声学面板(4)上，

其特征在于，

所述声学面板(4)在周向位置设有通槽(41、42)，从而获得用作弹簧(507)的多个弹性臂，所述多个弹性臂弹性地将所述声学面板的中央部分(40)连接至固定在框架(3)上的该声学面板的外围部分(43)。

14.根据权利要求3所述的声学面板组件(200)的用途，其中，每个弹簧(7)连接到测力计，以测量在该声学面板组件(200)的操作期间施加在每个弹簧(7)上的力，从而移除一些弹簧或改变一些弹簧的弹性系数，这些弹簧负面地影响该声学面板组件的操作。