CN111629290A - 附接到车辆的外部部分的麦克风设备 - Google Patents

附接到车辆的外部部分的麦克风设备 Download PDF

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Z.马顿
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B.瓦加
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Abstract

在至少一个实施方案中，提供了一种用于附接到车辆的外部部分的麦克风设备。所述设备包括印刷电路板(PCB)、麦克风元件、罩和格栅罩。所述麦克风元件位于所述PCB上。所述罩在所述印刷电路板上方延伸并限定第一开口以使得所述车辆外部的环境声音能够传递到所述麦克风元件。所述格栅罩位于所述车辆的所述外部部分上，所述格栅罩限定多个开口以用于直接接收所述环境声音并且用于将所述环境声音传递到所述罩的所述第一开口并传递到所述麦克风元件。

Description

附接到车辆的外部部分的麦克风设备
相关申请
本申请要求2019年2月28日提交的美国临时申请序列号62/812,096的权益，所述临时申请的公开内容在此以引用的方式全文并入本文中。
技术领域
本文中公开的方面大体上涉及外部麦克风设备，更具体地，涉及防水和防尘的外部麦克风设备。在一个示例中，外部麦克风设备被布置成经受车辆外部存在的环境条件。下文将更详细地讨论这些方面和其他方面。
背景技术
麦克风可能需要包装在汽车的外部部分上，以便支持任何数量的车辆应用程序以检测车辆外部的声音。此类麦克风可能需要不受诸如风、雨、雪等各种环境条件的影响。此外，此类麦克风可能位于车辆外部的“A级”表面上，并且应为车辆乘员提供吸引人的美学外观以突出车辆的外部样式。
发明内容
在至少一个实施方案中，提供了一种用于附接到车辆的外部部分的麦克风设备。所述设备包括印刷电路板(PCB)、麦克风元件、罩和格栅罩。所述麦克风元件位于所述PCB上。所述罩在所述印刷电路板上方延伸并限定第一开口以使得所述车辆外部的环境声音能够传递到所述麦克风元件。所述格栅罩位于所述车辆的所述外部部分上，限定多个开口以用于直接接收所述环境声音并且用于将所述环境声音传递到所述罩的所述第一开口并传递到所述麦克风元件。
在至少另一实施方案中，提供了一种用于附接到车辆的外部部分的麦克风设备。所述设备包括麦克风元件、罩和格栅罩。所述罩在所述麦克风元件上方延伸并限定第一开口以使得所述车辆外部的环境声音能够传递到所述麦克风元件。所述格栅罩位于所述车辆的所述外部部分上，并限定多个开口以用于直接接收所述环境声音并且用于将所述环境声音传递到所述罩的所述第一开口并传递到所述麦克风元件。
在至少另一实施方案中，提供了一种麦克风设备。所述设备包括麦克风元件、罩和格栅罩。所述罩在所述麦克风元件上方延伸并限定第一开口以使得车辆外部的环境声音能够传递到所述麦克风元件。所述格栅罩位于所述车辆的保险杠上，并限定多个开口以用于直接接收所述环境声音并且用于将所述环境声音传递到所述罩的所述第一开口并传递到所述麦克风元件。
附图说明
在所附权利要求书中特别指出了本公开的实施方案。然而，通过结合附图参考以下具体实施方式，各种实施方案的其他特征将变得更显而易见，并且将得到最好的理解，在附图中：
图1示出了根据一个实施方案的第一外部麦克风设备的横截面视图；
图2示出了根据一个实施方案的第二外部麦克风设备的立面图；
图3示出了根据一个实施方案的第三外部麦克风设备的横截面视图；
图4示出了根据一个实施方案的第二外部麦克风设备的分解图；
图5示出了根据一个实施方案的包括位于其上的第二外部麦克风设备的车辆的外部部分的俯视图；以及
图6示出了根据一个实施方案的包括位于其上的第二外部麦克风设备的车辆的外部部分的仰视图。
具体实施方式
根据需要，本文中公开了本发明的详细实施方案；然而，应理解，所公开的实施方案仅仅是可以各种和替代形式体现的本发明的示例。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的具体的结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。
应认识到本文中可能提到的方向性术语(例如，“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“顶部”、“底部”等)仅指代如附图中所示的汇流条组件的各个部件的定向。提供这些术语是为了上下文和对本文中公开的实施方案的理解。
由于汽车行业中自动驾驶的发展，已变得有必要检测来自车辆外部(或外部环境)(即交通、行人、紧急警报器等)的声音。这可能需要在车辆的外部安装任意数量的麦克风。为了适当的功能，麦克风必须经受诸如风、水、灰尘、泥、冰等环境条件。如本文中公开的外部麦克风设备通常被布置为经受这类条件。另外，所公开的外部麦克风设备尤其提供使水能够进入的能力，以用于清除或清洁收集在设备内或设备周围的碎屑，使得能够去除碎屑以便维持声音信号质量(即，恰当的声音信号检测)的目的。下文将更详细地讨论这些方面和其他方面。
如本文中阐述的外部麦克风设备可以附接到保险杠或车辆的任何其他位于外部的部分。可以在车身中提供用于接纳外部麦克风的通孔。麦克风设备包括安装到车辆上的外部格栅罩。在一个示例中，格栅罩包括第一多个孔以最小化在较高的车辆速度下由麦克风看到的风产生的噪声的量，而罩具有总体上较大的开口以使得声音能够通过而没有任何声学变换。麦克风元件可以安装在位于麦克风壳体内部的印刷电路板(PCB)上。罩的开口可以使得外部声音信号能够传递到麦克风元件。声膜安装在印刷电路板的相对侧上。
声膜安装在印刷电路板的相对侧上。声膜保护麦克风免受水和灰尘的侵害。声膜可以被布置成保护麦克风元件免受直接喷水的影响。格栅设计保护麦克风元件免受直接喷水的影响。外部麦克风设备可以提供通风口以使得液体能够通过所述通风口以维持声学功能。这可以通过在格栅与麦克风罩之间提供间隙来实现。水和碎屑可以流过格栅，然后通过间隙被冲走。位于壳体的麦克风元件侧上的通风膜可以允许由于气候变化引起的压力释放。
图1示出了根据一个实施方案的第一外部麦克风设备100的横截面视图。设备100大体上包括壳体102、罩104和至少一个麦克风元件106(下文中为“麦克风元件106”)。设备100通常被配置为安装到车辆105的任何外部部分。例如，设备100可以位于前保险杠或后保险杠、车辆的任何门、车辆105的侧面板或四分之一面板、车辆105的车顶、车辆105的引擎罩/尾板/后备箱等上。应当认识到，车辆105的容纳设备100的部分限定适合接纳设备100的空腔(未示出)。麦克风元件106通常被配置为检测车辆105外部的环境噪声，并将检测到的环境噪声提供给位于车辆105中或周围的任何控制器(或处理器)(未示出)。
壳体102和罩104彼此协作以环绕麦克风元件106。罩104通常定向为从车辆105面向外且远离车辆105并进入环绕车辆105的环境中。在一个示例中，麦克风元件106可以被实施为微机电系统(MEMS)麦克风。罩104限定第一开口108，以使得麦克风元件106能够检测车辆105外部的音频。第一开口108使得声音能够进入而不会在声音被麦克风元件106接收之前对声音进行变换。格栅罩110通常位于罩104的前方。在一个示例中，格栅罩110可以由片状金属形成。格栅罩110可以与罩104轴向地间隔开(或偏移)。格栅罩110和罩104通常在它们之间限定间隙111。下文将更详细地讨论间隙111的相关性。
格栅罩110可以相对于罩104平行或不平行地延伸。例如，格栅罩110可以是直的。或者，格栅罩110可以限定相对于罩104以某一半径延伸的至少一个平面。格栅罩110限定多个音频孔112a-112n，以使得音频能够进入第一开口108中以被麦克风元件106接收。每个音频孔112的直径可以是例如0.5mm或更小。格栅罩110可以包括安装部分114a和114b以将格栅罩110联接到罩104。应认识到罩104和安装部分114a和114b可以彼此一体地形成。
印刷电路板(PCB)116支撑麦克风元件106，并且包括电迹线和粘结剂以与麦克风元件106电联接。PCB 116限定第二开口118以使得穿过多个音频孔112a-112n并穿过第一开口108的环境声音能够被麦克风元件106接收。声膜120位于PCB 116与罩104之间。声膜120通常被配置为使得音频能够从中穿过并进入第二开口118中以被麦克风元件106接收。在一个示例中，声膜120可以由
Figure BDA0002394739710000051
或任何其他合适的材料制成。
声膜120被被配置为用作屏障，以防止碎屑从车辆105外部进入壳体102的内部容积中。例如，声膜120保护麦克风元件106免受水和/或灰尘或其他碎屑的侵害。如所示，麦克风元件106位于PCB 116的一侧上，而声膜120位于PCB 116的相对侧上。应认识到声膜120可能需要保护以防直接喷水(例如，超过预定压力量的水被递送到声膜)。因此，格栅罩110通常被配置为防止或减小暴露于声膜120的流体的压力水平。
应认识到碎屑可能收集在多个音频孔112a-112n中的任何一个或多个内和/或进一步收集在第一开口108内。用户可以在多个音频孔112a-112n上方喷水以去除收集在其中的任何碎屑。此外，用户可以在多个音频孔112a-112n上方喷水以去除收集在第一开口108内的任何碎屑。水(或流体)和/或碎屑可以通过第一开口108的下侧排出(例如，流体或碎屑可以在间隙111所位于的地方沿进入图1的页面的方向流动以从设备100排出)。
壳体102在其外部部分上限定第三开口122。第三开口122位于壳体102的一侧上，该侧通常位于麦克风元件106的附近。通风膜124位于从壳体102内部限定的容积内，并且还直接位于第三开口122上方或第三开口122上。通风膜124提供由于施加在车辆105上的气候或大气变化引起的压力释放。
图2示出了根据一个实施方案的第二外部麦克风设备100’的立面图。可以提供接口环130并使其位于至少格栅罩110的一部分上方。接口环130可以与车辆105的外部部分132齐平。接口环130可以由塑料或其他合适的材料形成。如所示，罩104通常紧固到壳体102。紧固固持构件134位于车辆105的下侧上，以将设备100’联接到车辆105(即，联接到车辆105的片状金属)。提供紧固机构136以将设备100’联接到紧固固持构件134。在一个示例中，紧固机构136可以包括彼此对接以将设备100’联接到紧固固持构件134的多个成角度的部分和接纳部分。应认识到用于将设备100’与紧固固持构件134联接的紧固机构136的特定布置可以采用除本文中所述的成角度部分和接纳部分之外的任何数量的不同的对接元件。
可以任选地提供密封层138并且使其位于罩104与格栅罩110之间。在一个示例中，密封层138可以由泡沫形成并且被成形为垫的形式。密封层138可以防止设备100与车辆105之间的振动。密封层138大体上限定位于第一开口108、声膜120和第二开口118上方的第四开口142。第四开口142使得外部声音能够穿过第一开口108、声膜120、第二开口118并到达麦克风元件106。罩104限定位于第四开口142上方的第五开口143。第五开口143可以被成形为圆锥的形式，以使如通过麦克风元件106捕获到的音频的频率响应变平坦。音频处理器(或音频控制器)(未示出)可以处理来自麦克风元件106的捕获到的音频。音频处理器可以处理捕获到的音频而无需额外的计算开销，因为捕获到的音频的频率响应是平坦的。同样地，由于圆锥提供平坦的频率响应，因此该条件使得音频处理器能够以与音频被设备100’捕获之前的这类音频的频率相似的频率从设备100’接收捕获到的外部音频。音频处理器可以再现外部音频并提供输出而不必增强捕获到的音频的某些方面。在一个示例中，可以在格栅罩110与密封层138之间形成间隙，以使得用户能够将收集在多个音频孔112a-112n内的碎屑从设备100’冲走。
连接器组件140通常位于壳体102上，以将指示车辆105外部的检测到的环境声音的信号提供给音频控制器。音频控制器可以被配置为执行任何数量的功能，诸如但不限于引擎声音产生(例如，用于混合动力或电动车辆)、行人警告、紧急车辆通知等。
图3示出了根据一个实施方案的第三外部麦克风设备200的横截面视图。第三外部麦克风设备200包括环绕格栅罩110的外部装配环202。如所示，可以使用外部装配环202来代替如结合图1所示的接口环130。外部装配环202包括延伸周边204和凸起的壁部分206。延伸周边204大体上平行于车辆105的外部部分132并且位于外部部分132下方。延伸周边204接触外部部分132的水平延伸部210，而凸起的壁部分206接触外部部分132的竖直延伸部212。因此，延伸部分204和凸起的壁部分206形成设备200与车辆105的外部部分132的接口。
格栅罩110包括被外部装配环202的凸起的壁部分206环绕的内径220。格栅罩110还包括位于外部装配环202的延伸周边204下方的延伸的外唇222。格栅罩110还包括下部凸缘部224。下部凸缘部224大体上包括多个柔性锁定舌片226(见图4)以用于锁定到紧固固持构件134的锁定部分228中。紧固固持构件134可以大体上固定到车辆105的外部部分132的下侧，并且当相应锁定舌片226被接纳并与紧固固持构件134的锁定部分228接合时将设备200保持到车辆105。
内盖250位于格栅罩110的音频孔112a-112n下方。内盖250限定被成形为圆锥形式的另一开口252。内盖250的开口254位于罩104的第五开口143上方，使得开口254和第五开口143形成单个圆锥以使通过麦克风元件106捕获到的音频的频率响应变平坦。通常，由罩104的第四开口142与内盖250的开口252形成的单个圆锥的总长度和最终外径大于设备100的罩104的第四开口142的总长度和最终外径。因此，与由设备100’提供的频率响应相比，设备200可以提供额外的平坦的频率响应。如上所述，由于圆锥提供平坦的频率响应，因此该条件使得音频处理器能够以代表外部声音的真实频率的频率从设备200接收捕获到的外部音频，这类音频实际上被设备100’捕获。音频处理器可以再现外部音频并提供输出而不必增强捕获到的音频的某些方面。应认识到在设备200联接到保险杠的下侧的情况下，设备200大体上联接到保险杠的单侧。这种状况改善了设备200到车辆105的外部部分132的整体组装。
图5示出了根据一个实施方案的包括位于其上的第二外部麦克风设备200的车辆105的外部部分132的俯视图。图6示出了根据一个实施方案的包括位于其上的第二外部麦克风设备200的车辆105的外部部分132的仰视图。如所示，紧固固持构件134附接到车辆105的外部部分132的下侧。紧固固持构件134可以经由焊接、粘合剂或其他合适的紧固机构固定到车辆105的外部部分132的下侧。图6还示出了紧固固持构件134的锁定部分228保持格栅罩110的对应的锁定舌片226的方式。还如所示，格栅罩110包括围绕格栅罩110的下侧的周边径向地间隔开的锁定部260(也参见图5)。锁定部260接合并保持连接器组件140的下唇252。为了将设备200组装到车辆105的外部部分132，将格栅罩110插入在连接器组件140上方，使得锁定部260接合连接器组件140的下唇252以将格栅罩110保持联接到连接器组件140。在格栅罩110的锁定部260接合下唇252之后，格栅罩110的锁定舌片226接合紧固固持构件134的对应的锁定部分228，使得设备200联接到车辆105的外部部分132。
尽管上面描述了示例性实施方案，但并不意味着这些实施方案描述了本发明的所有可能形式。而是，在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种改变。另外，可以组合各种实施的实施方案的特征以形成本发明的其他实施方案。

Claims (20)

1.一种用于附接到车辆的外部部分的麦克风设备，所述设备包括：
印刷电路板(PCB)；
麦克风元件，所述麦克风元件位于所述PCB上；
罩，所述罩在所述印刷电路板上方延伸并限定第一开口以使得所述车辆外部的环境声音能够传递到所述麦克风元件；以及
格栅罩，所述格栅罩位于所述车辆的所述外部部分上，所述格栅罩限定多个开口以用于直接接收所述环境声音并且用于将所述环境声音传递到所述罩的所述第一开口并传递到所述麦克风元件。
2.如权利要求1所述的麦克风设备，其中所述罩的所述第一开口是圆锥，所述圆锥被成形为减小所述环境声音的频率响应。
3.如权利要求2所述的麦克风设备，所述麦克风设备还包括位于所述格栅罩与所述罩之间的内盖。
4.如权利要求3所述的麦克风设备，其中所述内盖限定第二开口以使得所述车辆外部的所述环境声音能够穿过所述第二开口并到达所述罩的所述第一开口。
5.如权利要求4所述的麦克风设备，其中所述第二开口是圆锥，所述圆锥被成形为与所述罩的所述锥形第一开口共同作用以提供所述环境声音的较平坦的频率响应。
6.如权利要求1所述的麦克风设备，所述麦克风设备还包括紧固固持构件，所述紧固固持构件被配置为附接到所述车辆的所述外部部分的下侧。
7.如权利要求6所述的麦克风设备，其中所述紧固固持构件包括至少一个锁定部分以用于接合所述格栅罩的至少一个锁定舌片以将所述格栅罩附接到所述车辆的所述外部部分。
8.如权利要求7所述的麦克风设备，所述麦克风设备还包括连接器组件以将所述麦克风元件电联接到位于所述车辆中的音频控制器。
9.如权利要求8所述的麦克风设备，其中所述格栅罩包括多个锁定部，所述多个锁定部围绕所述格栅罩的下侧径向地间隔开以用于接合所述连接器组件的下唇。
10.如权利要求1所述的麦克风设备，联接到所述车辆中的保险杠的一侧。
11.一种用于附接到车辆的外部部分的麦克风设备，所述设备包括：
麦克风元件；
罩，所述罩在所述麦克风元件上方延伸并限定第一开口以使得所述车辆外部的环境声音能够传递到所述麦克风元件；以及
格栅罩，所述格栅罩位于所述车辆的所述外部部分上，所述格栅罩限定多个开口以用于直接接收所述环境声音并且用于将所述环境声音传递到所述罩的所述第一开口并传递到所述麦克风元件。
12.如权利要求11所述的麦克风设备，其中所述罩的所述第一开口是圆锥，所述圆锥被成形为减小所述环境声音的频率响应。
13.如权利要求12所述的麦克风设备，所述麦克风设备还包括位于所述格栅罩与所述罩之间的内盖。
14.如权利要求13所述的麦克风设备，其中所述内盖限定第二开口以使得所述车辆外部的所述环境声音能够穿过所述第二开口并到达所述罩的所述第一开口。
15.如权利要求14所述的麦克风设备，其中所述第二开口是圆锥，所述圆锥被成形为与所述罩的所述锥形第一开口共同作用以提供所述环境声音的较平坦的频率响应。
16.如权利要求11所述的麦克风设备，所述麦克风设备还包括紧固固持构件，所述紧固固持构件被配置为附接到所述车辆的所述外部部分的下侧。
17.如权利要求16所述的麦克风设备，其中所述紧固固持构件包括至少一个锁定部分以用于接合所述格栅罩的至少一个锁定舌片以将所述格栅罩附接到所述车辆的所述外部部分。
18.如权利要求17所述的麦克风设备，所述麦克风设备还包括连接器组件以将所述麦克风元件电联接到位于所述车辆中的音频控制器。
19.如权利要求18所述的麦克风设备，其中所述格栅罩包括多个锁定部，所述多个锁定部围绕所述格栅罩的下侧径向地间隔开以用于接合所述连接器组件的下唇。
20.一种麦克风设备，所述麦克风设备包括：
麦克风元件；
罩，所述罩在所述麦克风元件上方延伸并限定第一开口以使得车辆外部的环境声音能够传递到所述麦克风元件；以及
格栅罩，所述格栅罩位于所述车辆的保险杠上，所述格栅罩限定多个开口以用于直接接收所述环境声音并且用于将所述环境声音传递到所述罩的所述第一开口并传递到所述麦克风元件。
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