CN113545107A - 车辆的内部部件 - Google Patents

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Abstract

一种车辆的内部部件，所述内部部件包括：支架，所述支架具有指向所述车辆的乘客舱的前面和相反的后面；扬声器，所述扬声器包括至少部分透明的振膜和联接到所述振膜的换能器，其中，所述换能器的移动引起所述振膜的振动，以通过所述振膜的振动来产生声音，所述振膜具有指向所述乘客舱的前面和相反的后面；其中，所述支架沿着所述振膜的其中所述振膜附接到所述支架的外周的至少部分提供支撑，其中，所述振膜的所述前面和所述后面在振膜表面的一部分上脱离所述支架，从而所述振膜被悬置在所述内部部件的所述支架中。

Description

车辆的内部部件
技术领域
本发明涉及一种车辆的内部部件，诸如内部车门衬里、仪表板、车顶内衬、中央控制台或地板控制台。
背景技术
传统上，显示器、控制件和扬声器作为单独的实体设置在车辆的内部，以允许车辆的驾驶员和乘客控制车辆的操作并且接收指向驾驶员和乘客的反馈、信息以及娱乐。系统集成已经发展，并且例如扬声器已经被集成到车顶内衬中或设置在指定的视频显示屏上方，如US7,050,593和US 7,038,356中所述。
期望进一步发展的系统集成以减少零件、降低重量和空间要求并且改善用户体验。
发明内容
本发明提供了根据权利要求1的车辆的内部部件。从属权利要求中限定了不同方面。
内部部件可以是车辆的内部部分，诸如车门衬里、仪表板、车顶内衬、中央控制台或地板控制台、立柱衬里、侧壁装饰部分、包裹架等。内部部件可以是不同车辆类型的一部分，包括乘用车、卡车、火车和飞机。内部部件包括支架，该支架具有指向车辆的乘客舱的前面和相反的后面，其中支架可以向内部部件提供结构支撑。内部部件进一步包括扬声器，该扬声器包括至少部分透明的振膜和联接到振膜的换能器，其中换能器的移动引起振膜的振动，以通过振膜的振动来产生声音。振膜具有指向乘客舱的前面和相反的后面。振膜也可以被称为音频玻璃，并且扬声器可以被称为屏幕扬声器、玻璃扬声器或压电扬声器，如下文进一步详述。根据本发明，支架沿着振膜的其中振膜附接到支架的外周的至少部分提供支撑，并且其中振膜的前面和后面在振膜表面的一部分上脱离支架，从而振膜被悬置在内部部件的支架中。这提供以下效果：产生扬声器的声音的振膜被悬置在或看起来漂浮在内部部件中，而支架与振膜表面的声音产生部分之间没有接触，从而振膜能自由地振动并产生声音。
因此，振膜的表面和支架或车辆的与振膜相对的表面可以被设计为用于对在振膜处产生的声音进行捕获、成形和反射。其结果是，内部部件允许以在汽车应用中使用的常规扬声器或玻璃扬声器尚未已知的方式调谐和引导由扬声器产生的声音。另外地，内部部件可以通过设计有最小可见增强或支撑且在振膜后方有开放空间进行“漂浮”。例如，这个空间是自由的或者可以包括储存区域。在振膜后方的自由空间可以在清透的振膜后方可见，从而振膜可以看起来像内部部件内的窗口。另外，环境光或功能性定向光或者显示器可以设置在扬声器的清透振膜后方，如下文进一步解释。
在一个实施例中，通过在支架中提供开口而将振膜悬置在内部部件中，振膜插入该开口中。因此，支架既不覆盖振膜的前面也不覆盖后面。在一个示例中，支架沿着振膜的整个外周为振膜提供支撑。在另一实施例中，振膜的后面可以在一定距离处被支架覆盖，使得振膜的后面与支架的相应部分间隔开间隙。这具有以下效果：振膜自由地振动并向其前部和后部发射声音，其中与振膜的后面相对的表面可以被设计为用于对声音进行捕获、成形和反射。另外地，这进一步增强了扬声器在内部部件内的漂浮效果。
在一个示例中，振膜的周界区域沿着其配合周界边缘平行于支架或其开口的任何配合和邻接表面和形状，其中在振膜和与振膜的后面相对的任何表面之间存在间隙。支架的周界边缘的尺寸被设计为用于固定和悬置振膜，以允许振膜自由地漂浮以及移动、振动和/或谐振。振膜的尺寸和形状可以影响扬声器的性能和声音并且可以通过设计进行调谐。优选地，振膜应被设计为用于在车辆的寿命内维持其尺寸。
支架可以是单部分或多部分且单层或多层部件，例如，包括任选的收尾。收尾部件可以是支架的部分或单独的部分，并且可以附接到支架的后侧或振膜，以提供对从内部部件的后部离开的光的屏蔽。振膜例如使用夹具、钩子、螺纹螺钉或类似物附接到支架，以维持设计的间隙和尺寸。振膜可以经由垫片或其他密封件附接到支架。例如，密封泡沫(诸如双面密封泡沫胶带和/或粘结带)可以预先组装到支架或振膜，其中密封带可以在用于接纳振膜的开口的周界周围设置在支架的后侧处。振膜并未直接地附接到支架而是经由例如密封垫片附接到支架的事实增强了振膜自由地振动和移动的能力。
在一个或多个实施例中，一个或多个换能器在振膜的表面部分处联接到振膜，其中支架覆盖振膜的前面以便隐藏换能器而不被车辆的乘客感知到。特别地，换能器可以从振膜的中心偏移，例如，到振膜的下或上或侧面1/3区域处并且隐藏在支架后方。因此，换能器可以被安排在振膜的表面部分处，该换能器从振膜表面的中心朝向振膜的边缘偏移，和/或换能器的中心可以被安排在振膜的比起靠近振膜表面的中心而更靠近振膜表面的边缘的表面位置处。实验已经表明这仍实现明显良好的声音性能。通过将换能器定位在振膜的可见部分的外部，振膜的清透表面可以用来在不存在换能器和相关联的接线的情况下照亮、装饰或添加附加的设计特征。振膜也可以设置在显示器的前面处，诸如数字侧视镜或后视镜。
同样，换能器可以通过泡沫密封垫片附接到振膜，例如，在振膜的位于设置在托架中以用于暴露振膜的开口的周界之外的一部分中。
换能器可以是包括线束并连接到或要连接到内部部件中的接线的压电激励器。在优选实施例中，换能器和振膜的组合是压电扬声器的部分，该压电扬声器是使用压电效应来产生声音的扬声器。通过向压电材料施加电压来产生初始机械运动，并且然后使用振膜和任选的谐振器将该运动转换成可听声音。与其他扬声器设计相比，压电扬声器相对容易驱动；例如，它们可以直接地连接到TTL输出，但更复杂的驱动器可以呈现更大的声音强度。扬声器可以被设计为用于在例如500Hz至20kHz的频率范围内操作。
被设计用于不同频率范围的不同扬声器可以位于车辆的内部部件内的不同位置。例如，在车辆的上部区域中，可以实施高频扬声器或高音扬声器，这是被设计为用于产生在较高频率范围内(诸如2kHz至20kHz)的声音的扬声器类型。在车辆的下部区域中，可以实施低音扬声器或低音喇叭设计，这是具有被设计为用于不是(不仅)在振膜上而且在谐振室中产生在较低频率范围内(诸如500Hz至1kHz)的声音的附加声学室的扬声器类型。在车辆的中间区域中，可以实施全面扬声器设计，该全面扬声器设计可以被设计为用于产生在中间频率范围内(诸如1kHz至2kHz)的声音。
换能器可以被安排在振膜的扁平表面部分处，以确保换能器的运动可靠且完全地传输到振膜。例如，换能器可以通过泡沫小箱密封件附接到振膜。换能器连同附接密封件和振膜的相关联部分一起都应尽可能地扁平，以具有一致的表面附接而在其间没有间隙。
在振膜的移动期间，振膜在振膜的前部中和背侧处产生空气压力波。向前移动将在前面处产生轻微超压并且在后面处产生轻微负压，反之亦然。因此，可选择的是前部和背侧在声学上彼此隔离，以避免空气压力抵消且因此避免声音输出的严重减少。
在一个或多个实施例中，内部部件进一步包括光源，该光源被设置在支架处、在支架后方、在振膜处或在振膜后方，并且被配置为用于将光透射穿过振膜的前面。这允许实现背光照明或边缘照明效果。因此，扬声器振膜可以发射例如装饰光、定向光或环境光。光源可以包括一个或多个LED，诸如SMD LED。在另一示例中，振膜可以覆盖显示器或投影仪，诸如显微投影仪、纳米投影仪或微型投影仪，以经由振膜提供信息和/或娱乐。
当内部部件被安装在车辆中时，内部部件的表面或车辆的另一表面与振膜的后面相对地定位，其中在一个或多个实施例中，在振膜的后面和与后面相对的表面之间形成间隙。间隙可以具有至少50mm的宽度以及约125mm的最大宽度或距离。在另一示例中，宽度是大约125mm+/-10％或+/-20％。间隙可以是恒定间隙或可以根据设计变化，如下文解释。
在一个或多个实施例中，振膜的表面和与振膜的后面相对的表面中的至少一个被构造为用于操纵从振膜朝向表面发射并反射到内部车辆车舱的声波。例如，该至少一个表面被构造为用于对声波选择性地进行谐振、反射、转向、散布、引导和/或集中。此外，该至少一个表面可以被构造为音板。
一般而言，振膜将声音朝向内部车舱而且还朝向位于振膜的后面后方的车辆装饰组件进行谐振。取决于设计和材料的车辆装饰(诸如支架和表面)将通过对声音的一部分进行吸收和静音、和/或通过反射并放大声音来影响声音。有可能建造车辆装饰组件形状和表面材料，以影响和改善扬声器的声音。例如，在振膜的正后方并包围振膜的表面可以被特定地更改以便改善声音，例如，表面可以成角度以在声音从表面反弹并进入内部车舱中时反射和集中声音。
设计选择可以包括熟悉管弦乐音乐厅礼堂或室的声学工程、建模以及设计的材料和元件。针对这个应用和相关的内部部件，还可以实施所使用的工程科学。
在一些示例中，与振膜的后面相对的表面可以包括反射声音并将其引导到具体区、区域或位置的许多平面。内部部件的表面或与振膜的后面相对的另一表面应是硬的，例如通过注射模制PP或ABS来形成，或者可以是重新注入的箔，诸如来自TPO或PVC或者也是具有或没有柔软背衬材料的层压箔。在有柔软背衬材料的情况下，应观察到柔软材料可能会吸收声音的部分。
其他表面覆盖物可以包括微纤维纺织品(例如，Alcantara[欧缔兰]或人造鞣皮)或者纺织的非织造或3D间隔纺织品，它们全部将吸收或抑制声音，而不是反射和引导声音。而且，吸收表面可以特别地被设计为用于调谐或平衡反射表面并且进一步改善来自振膜的声音。
应注意，在机动车辆的常见内部部件中，所有的此类内部部件通常都被设计为用于吸收声音，而不是反射或甚至增强并放大声音。例如，地板和车顶内衬通常特别地被设计、建造且制作为用于管理内部声学效果并且阻尼发动机、道路、风和振动噪声。本发明的扬声器可以被设计为子系统并且然后被集成在完整的车辆系统中，以确保其满足整个车辆的声学要求，其中声学设计不旨在阻尼而是旨在增强和引导声音。
在示例中，至少一个表面可以被构造为包括至少一个凸形或凹形圆顶形状。例如，至少一个表面被构造为包括以图案安排的多个凸形和/或凹形圆顶形状。在其他示例中，至少一个表面被构造为包括相对于振膜的主平面具有不同倾斜角度的多个表面部分。
例如，具有抛物线形状的弯曲表面习惯于将声波向一点集中。反射离开抛物线表面的声波将其所有能量聚集到空间中的单个点；在该点处，声音被放大。抛物线形状可以用于振膜表面形状以及在振膜后方的表面，以允许对声音进行捕获、成形和反射。例如，被设计为用于影响声音的表面形状可以包括抛物线圆顶，所述抛物线圆顶可以相对于车辆车舱内的各种部件(诸如座椅、地毯和车顶内衬)以图案安排。
使用不同的设计，振膜可以被安排和/或成形为用于产生声波，所述声波具有指向车辆车舱内的位于乘客头枕前面且与其邻近的区域的传播中心。特别地，振膜的表面可以被定位或设计为用于在特定方向(诸如驾驶员或乘客的头部和耳朵的可能位置)上投射、辐射和/或集中声音。
该设计可以由专门用于生成优化表面和形状以修改声音、增大范围、引导和集中声音的CAE/CAD软件生成，即，在特定的私人乘客区内，例如以获得或证明在驾驶员或乘客头部/耳朵处的高/高频扬声器范围，或者与其他扬声器相结合来在限定的区内提供个人化音频。可以例如通过使用有限元声音分析设计/工程软件程序来设计振膜。例如，振膜和/或相对的表面的设计可以以特定方式生成，使得一些车辆乘客将不会听到或不太能听到声音，从而提供个人化收听体验。
在不同的示例中，振膜是扁平的、2.5D形状的或3D形状的。2.5D形状可以涉及其中表面在单个方向上是弯曲的或三维形状的而在其他方向/平面上是扁平的形状，类似于圆柱或圆柱截面。弯曲形状的最小弯曲半径可以是大约150mm。2.5D振膜的一个示例可以是玻璃结构，该玻璃结构的表面的大部分都是扁平的而在边缘处是弯曲的或者具有圆柱形形状，其具有局部圆形的截面或抛物线截面。
扁平2D振膜将具有声音指向车舱内部的总体分散。例如，振膜表面中心可以在驾驶员或乘客处指向或成角度并且面向驾驶员或乘客。例如，这可以用于内部装饰部分(诸如车门装饰部分)上的中间频率范围和高频率范围扬声器位置两者。2.5D形状的振膜可以进一步成角度以在内部车舱中期望的地方集中和/或操纵声音。完全3D形状的振膜提供甚至更多的选择以改善和建造内部内的声音。建模的3D振膜可以向振膜形状提供可以改善性能和声学效果的进一步设计特征。
根据振膜的制造过程，可以提供不同的弯曲半径。在一个示例中，通过对在任何区域中都具有至少150mm的弯曲半径的玻璃板进行冷成形来形成振膜。外玻璃板或整个多层振膜都可以通过冷成形来成形。
在另一示例中，通过对在任何区域中都具有至少15mm的弯曲半径的玻璃板进行热成形来形成振膜。观察弯曲半径以避免破裂、破碎或爆裂。在又一示例中，通过模制具有任何期望的弯曲半径来形成振膜，其中清透层由聚合物材料形成。
在一个或多个实施例中，振膜可以具有在1mm与2mm之间、特别地小于2mm或约1.5mm的整体厚度。此外，振膜可以是多层结构，该多层结构包括定位在中间的清透阻尼层以使外玻璃层清透。例如，完全通过模制聚合物材料形成的振膜可以具有高达4mm的较大厚度。
在一个具体示例中，振膜包括由层压到PVB、EVA或另一聚合物夹层的两个大约0.5mm厚的钢化玻璃板组成的夹层构造，其中夹层被夹在两个玻璃板之间。例如，夹层可以被提供用于粘结、增加的强度以及声学抑制性质。夹层的材料可以是耐热的和/或橡胶等，并且可以包括通常用作垫片、密封剂或粘合剂等的材料。玻璃的钢化改善了坚固性并且保护玻璃免受刮擦、酸、湿度、UV辐射等影响。它在意外或冲击影响的情况下提供对爆裂或破裂的防护。
聚乙烯醇缩丁醛(或PVB)是例如用于要求牢固的粘合力、光学透明性、对许多表面的粘附性、韧性和柔韧性的应用的树脂。它是由聚乙烯醇与丁醛反应制得的。一般地，如在本发明中使用的层压玻璃可以包括粘结在两个玻璃面板之间的保护夹层，诸如聚乙烯醇缩丁醛。粘结过程可以在热和压力下进行。在这些条件下层压时，PVB夹层变得光学透明，并将两片玻璃粘合在一起。一旦密封在一起，玻璃“夹层”或层压件就表现为单个单元，并且看起来就像普通的玻璃。PVB的聚合物夹层坚韧且易延展，因此脆性裂纹不会从层压件的一侧传递到另一侧。
退火玻璃、热增强或钢化玻璃可以用于产生层压玻璃。尽管层压玻璃在用足够的力击打时会爆裂，但所导致的玻璃碎片往往粘附到夹层，而不是自由掉落并潜在地造成伤害。
在实践中，夹层向层压玻璃片提供若干有益的性质：例如，夹层用于冲击力分布在玻璃片的更大面积上，从而增加了玻璃的抗冲击性。此外，如果玻璃最终破裂，则夹层用于粘结所导致的碎片。另外，粘弹性夹层在冲击期间以及在冲击之后的静态载荷下经受塑性变形，从而吸收能量并减少了冲击物体的侵入，而且减小了传递到冲击物体(例如，车祸中的乘客)的冲击的能量。因此，层压玻璃的益处包括安全性和牢固性。此外，实验已经表明层压玻璃结构非常适合用作扬声器振膜。
作为PVB的替代，可以在两个或更多个玻璃层之间使用乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)。夹层即使破裂时也保持玻璃层结合在一起，并且其高强度防止玻璃破裂成大块的锋利碎片。当冲击不够完全地穿破玻璃时，这产生特有的“蜘蛛网”爆裂图案。在EVA的情况下，热固性EVA提供与材料的完整边界(交联)，不论该材料是玻璃、聚碳酸酯、PET还是其他类型产品。
代替玻璃，还可以提供聚合物薄片，诸如由聚合物薄片形成的打褶薄片或真空或者注射模制的透明成形部件。例如，聚合物振膜可以在工具中注射模制并成形，或者由平板形成并且在工具中加热和真空成形，或者被加热并覆盖在泡沫上以产生期望的形状。在这种情况下，可以省略聚合物夹层。
在任何情况下，振膜的表面都可以由UV稳定的PC(聚碳酸酯)、PMMA或其他光学清透的材料制成或涂覆。表面应被设计为使得它耐受刮擦、酸、湿度、UV辐射等。
夹层和外玻璃层的厚度可以变化以实现在例如约1.8mm至2.2mm的范围内的振膜的整体厚度。
如上所述，振膜由清透材料制成，其中在多层构造中，每一层都是清透的。在本申请的上下文中，清透可以指定对可见范围的光完全透明的材料，或者对可见范围内的光具有50％与100％之间的透明度的材料。在这个意义上，半透明被认为是透明的超集。例如，振膜可以由玻璃层形成，所述玻璃层是清透的且可以用各种透明色调或附加的次级过程处理，以产生装饰表面。100％透明的表面将是光学清透的。通过设计，透明度可以随各种装饰过程而变，诸如印刷、激光或化学蚀刻。振膜优选地将是半透明的以允许背光效果，或者在视觉上暗示和暴露在音频玻璃表面后方的空间和深度。
在不同的示例中，支架是车门衬里的袋的支架，支架包括形成用于支撑振膜的框架的切口，其中当被安装时，振膜的前面和后面可供车辆的乘客接近。
在其他示例中，支架是车门衬里、中央控制台或地板控制台的支架，支架限定在支架的前面处具有开口的音箱，其中振膜被安排在音箱的后侧处以通过音箱向支架的前部发射声音。在此示例中，当内部部件被安装在车辆中时，开口可以位于在车辆车舱中的乘客座椅的座椅水平处或下方的区域中。
在其他示例中，振膜可以是数字侧视镜或数字后视镜的部分或者覆盖数字侧视镜或数字后视镜，或者可以是触摸屏的部分或覆盖触摸屏。在这些示例中，扬声器可以位于车门装饰上部区域中，例如位于仪表板、地板、中央和/或顶置控制台或者车顶内衬中。在又一示例中，振膜是装饰贴花的部分或者覆盖装饰贴花。
在一个或多个实施例中，图案可以设置在振膜的前面和/或后面上，诸如通过印刷或蚀刻产生的图案。例如，印刷可以是3D印刷、丝网印刷或喷墨印刷。蚀刻可以通过激光蚀刻、化学蚀刻或水射流蚀刻来执行。替代性地或另外地，振膜可以至少部分地被封装材料覆盖或嵌入在封装材料中。振膜表面的图案化可以被提供用于装饰、功能和/或声学效果。例如，图标和符号可以印刷在振膜的外面上以向用户提供指示。在一个示例中，换能器可以是装饰部件的部分。
附图说明
鉴于附图，参考不同的示例来描述本发明，在附图中：
图1示意性地展示了根据示例的内部部件；
图2示意性地展示了根据另一示例的内部部件；
图3示意性地展示了根据示例的图1的内部部件的一部分的分解图；
图4示意性地展示了可以与图1的内部部件结合使用的扬声器的示例；
图5示意性地展示了可以与图1的内部部件结合使用的扬声器的另一示例；
图6示意性地展示了可以与图1的内部部件结合使用的扬声器的另一示例；
图7A和图7B示意性地展示了根据不同示例的使用如图6所示的扬声器的内部部件的不同变体；
图8示意性地展示了根据示例的穿过图1的内部部件的另一部分的截面；
图9示意性地展示了根据另一示例的穿过内部部件的一部分的截面；
图10A至图10C示意性地展示了根据不同示例的可以与图9的内部部件结合使用的不同扬声器配置；
图11A和图11B示意性地展示了根据不同示例的图10A的扬声器的不同变体；
图12A至图12E示意性地展示了根据不同示例的不同扬声器配置；
图13示意性地示出了处于组装状态的图3的内部部件，以用于展示振膜的可能配置；
图14A和图14B示意性地展示了根据示例的图3的内部部件的变体的透视图及其顶视截面图；
图15A和图15B示意性地展示了根据另一示例的图3的内部部件的变体的透视图及其顶视截面图；
图16A和图16B示意性地展示了根据另一示例的图3的内部部件的变体的透视图及其顶视截面图；并且
图17A和图17B示意性地展示了根据另一示例的图3的内部部件的变体的透视图及其顶视截面图。
具体实施方式
图1示意性地展示了根据示例的内部部件的平面图。在该示例中，内部部件是乘用车的前车门的车门衬里10。车门衬里10可以被认为分成三个区域，诸如上部区域10H、中间区域10M和下部区域10L。扶手12和地图袋14被安排在中间区域10M中。装饰贴花16和数字侧视镜18被安排在上部区域10H中。声学结构12被安排在下部区域10L中。在此示例中，地图袋14、装饰贴花16、数字侧视镜18和声学结构20中的每一个包括根据本发明的内部部件的扬声器。在其他示例中，可以提供更多或更少的扬声器单元。此外，在当前的示例中，可以实施被集成在上部区域10H中的装饰贴花16和数字侧视镜18中的扬声器，以提供用于较高频率范围声音的扬声器，诸如高频扬声器；可以实施被集成在中间区域10M中的地图袋14中的扬声器，以提供用于中间频率范围声音的扬声器；并且可以实施被集成在下部区域10L中的声学结构20中的扬声器，以提供用于较低频率范围声音的扬声器，诸如低音扬声器或低音喇叭。在其他示例中，可以提供扬声器的不同分布。
如下文进一步详细地说明，扬声器中的每一个包括至少部分透明的振膜和联接到相应振膜的至少一个换能器22。换能器的移动引起振膜的振动以产生声音。换能器22的示例是压电致动器。
图2示意性地展示了车辆的内部车舱的另一部分，该部分包括不同的内部部件，诸如仪表板24、中央控制台26、地板控制台28以及顶置控制台30，其中挡风玻璃32在仪表板24与顶置控制台30之间。同样，在该示例中，内部车舱可以分成三个区域，诸如上部区域10H、中间区域10M和下部区域10L。仪表板24和中央控制台26被安排在中间区域10M中。顶置控制台30被安排在上部区域10H中。并且地板控制台28被安排在下部区域10L中。
在该示例中，两个数字侧视镜34、36在方向盘40的左边和右边被安排在仪表板24处。此外，装饰贴花42也被安排在仪表板24处。包括显示屏44的信息娱乐中心被安排在中央控制台26处。数字后视镜46被安排在顶置控制台30处。声学结构48被安排在地板控制台28处。
内部部件34至48中的每一个包括根据本发明的内部部件的扬声器。在其他示例中，可以提供具有扬声器的更多或更少的内部部件。此外，在当前的示例中，可以实施被集成在上部区域10H中的内部部件34、36、42、46中的扬声器，以产生较高频率范围声音，可以实施被集成在中间区域10M中的内部部件44(诸如信息娱乐中心)中的扬声器，以产生中间频率范围声音；并且可以实施被集成在下部区域10L中的内部部件48中的扬声器，以产生较低频率范围声音，诸如低音扬声器。在其他示例中，可以提供扬声器的不同分布。
如下文进一步详细地说明，扬声器中的每一个包括至少部分透明的振膜和联接到相应振膜的至少一个换能器22。换能器的移动引起振膜的振动以产生声音。(为了清楚起见，在图1和图2中，并非每个换能器都由附图标记22标识。)换能器22的示例是压电致动器。
图3示意性地展示了根据示例的图1的内部部件的一部分的分解图。在此示例中，内部部件10是内部车门衬里，更具体地，其地图袋部分。内部部件10包括：支架50，在此示例中，该支架被成形为用于形成地图袋；振膜52和换能器56，它们形成被集成到内部部件10中的扬声器的部分；以及框架58，该框架用于支撑内部部件10并将其附接到车辆。振膜52可以附接到支架50的后面，其中密封件60设置在振膜52的前面与后面支架50之间。振膜52的后面可以附接到框架58，其中另一密封件62设置在振膜52与框架58的前面之间。
形成地图袋的支架50可以由纤维增强衬底形成，包括合成纤维和/或天然纤维，并且可以进一步设置有装饰覆盖层，如对于汽车应用中的内部部件通常已知。密封泡沫粘结带60可以在开口周界50’周围预先组装到支架50的后面，扬声器振膜52将插入到该开口中。振膜52位于开口50’处并且可以通过对密封带16进行压配合来附接到支架50。
振膜52可以是扁平的或者被形成为具有2.5D或3D形状，如上文所解释。它可以由玻璃制成，并且在特定示例中，可以包括由层压到例如PVP或EVA的两个大约0.5mm厚的钢化玻璃板组成的夹层构造。中间层被提供用于粘结、增加的强度，并且可以影响声学性能并被夹在两个玻璃板之间。中间层的尺寸可以在约0.6mm的厚度左右变化，并且整个振膜的整体厚度可以在约1.8mm至2.2mm的范围内。振膜的外部周界的形状可以根据扬声器将定位在其中的内部部件而变化。
振膜52的表面可以包括装饰元素，所述装饰元素可以包括单独地或组合地通过在振膜52的前面和后面中的任一者或两者上进行印刷(诸如丝网印刷、数字喷墨印刷、滚动印刷)以及激光和/或化学蚀刻形成的图形元素。可以提供添加表面装饰和处理，包括在注射模制过程中包覆模制聚合物、将聚合物设计直接3D印刷到经处理的玻璃表面上；将玻璃设计3D印刷在经处理的玻璃表面上，其中也可以在例如2.0mm的小距离处单独地从振膜提供这种添加表面装饰，以便不干涉振膜的扬声器功能。
换能器56(诸如压电换能器或激励器)位于振膜52上的其中振膜是完全扁平的并且优选地其中换能器无法被车辆的通行感知到的位置，例如，因为该换能器被支架50隐藏。换能器56可以经由粘结泡沫小箱密封件附接到振膜52的扁平表面区域，其中换能器56压配合到要附接的扁平区域。然而，换能器56可以位于振膜52的中心，人们可以假设这对实现最佳声学结果来说将是必要的，实验已经表明换能器56更靠近振膜的边缘进行附接实现非常良好的声音性能。在该示例中，换能器56附接在振膜的下三分之一区域中。在其他示例中，换能器可以从振膜的中心朝向任何边缘偏移以位于振膜的中心与边缘之间的某处，例如，在振膜的外三分之一或外四分之一区域中，以便使换能器位于可以容易被支架隐藏的区域中。这提供振膜的干净且没有障碍的表面，该表面除了提供扬声器功能外还可以被照明、用作显示器、被装饰或者被提供附加的设计特征，而不会感知到换能器和相关联的接线的存在。
在图3所示的示例中，扬声器的振膜52似乎漂浮在支架50内，其中振膜52是完全透明的并且振膜的前表面和后表面两者可供乘客使用。在此示例中，扬声器振膜形成地图袋的部分。
在内部部件10的后部处，框架58可以提供收尾和/或附接部件以用于将内部部件附接到车门面板或另一车辆部分。振膜52可以通过密封泡沫粘结带62附接到框架58。可以提供附加或替代的紧固装置，诸如夹具或紧固件，以将包括支架50、振膜52、框架58和相关联的密封件60、62的整体构造接合起来。换能器52可以经由要连接到车门接线束(未示出)的线束(未示出)连接到控制单元(也未示出)，诸如车辆ECU。
如上文所解释且如下文进一步说明，振膜52和/或框架/收尾58或者与振膜的后面相对的另一表面可以被成形为用于调谐由扬声器产生的声音。图4、图5和图6示意性地展示了可以用作图3的示例中的振膜52的振膜的不同示例。
在图4的示例中，例如通过印刷、蚀刻或包覆模制在振膜表面上形成圆形声学图案64，以引导由振膜产生的声音。换能器56被集成在图案64内，以控制由换能器56产生的振动并将其朝向振膜的通过支架50的开口50’暴露的那部分的中心引导。例如，圆形图案64具有至少大致与振膜的暴露表面部分的中心一致的中心，以从中心均匀地辐射声波，并且换能器56通过封闭换能器56的相应延伸部66而被集成到圆形图案中。表面形状使得其向声波赋予“形状”。
在图5的示例中，通过添加过程(诸如包覆模制、3D印刷和注射模制)在振膜表面上形成蜂窝状声学图案68。同样，蜂窝状图案可以具有从振膜的暴露部分均匀地辐射声波的效果。换能器56位于振膜的下三分之一且完全扁平的区域中。
在图6的示例中，诸如通过印刷或激光时刻在振膜表面上提供图形图案70。这个图案不具有声学效果，但可以被提供用于装饰或向乘客提供信息。
图7A和图7B展示了根据不同示例的在如图3所示的配置中使用图6所示的振膜的内部部件的不同照明场景。与先前图中相同的部件由相同的附图标记指示。图7A和图7B允许很好地识别由支架50限定的地图袋14，该支架包括扬声器的振膜52。振膜52是清透或透明的，其具有例如至少70％的可见光透射率。振膜还可以起到光导的作用。
在图7A的示例中，光源(未示出)可以在振膜52后方设置在与振膜隔开的位置，例如，在地图袋支架的后壁处，以产生从后向前通过振膜52透射的光，以便提供被照亮的装饰表面和/或显示表面。在图7B的示例中，光源(未示出)可以围绕振膜52的边缘设置在支架50中或处，以通过振膜的边缘将光馈送到其中发射光的振膜表面。光源可以是LED光源或投影仪，并且特别是在图7B的情况下，可以是例如SMD LED光源。一个或多个LED可以设置在不同的位置。
图8示意性地示出了穿过图1所示的内部车门衬里的另一部分(即，穿过下部区域10L中的声学结构20)的截面。图8的左手侧处的小草图展示了这个声音结构20可以定位的地方。此示例的声学结构20将被车辆的乘客感知为支架50内的开口72。声学结构20包括被限定在支架50与外壳74之间的腔，该腔产生音箱的效果，其中换能器56被附接且声学地联接到外壳74的扁平后表面部分。外壳可以具有集成在其中的振膜。声学结构20可以是补充音频玻璃扬声器的单独实体。音箱被称为乐器的主体中的开放式室，其更改乐器的声音并且有助于将该声音传递到周围空气。因此，在支架50与外壳74之间形成的腔可以被比作乐器的主体。主体的谐振的频率和强度将对声学结构20产生的音质有影响。腔内部的空气具有其本身的谐振。由于音箱典型地增加处于较低频率的谐振，因此声学结构20特别地适于产生处于较低频率范围的声音。
图9示意性地示出了根据示例的穿过内部部件的另一部分的截面，该内部部件可以是图1所示的内部部件的修改，其中附加声音结构80位于被集成到已经参考图7A和图7B描述的地图袋14中的扬声器的下方。图9的左手侧处的小草图展示了这个附加声音结构80可以定位的地方。与先前图中相同的附图标记用来指示相同的部件。特别地，图9示出了限定地图袋的支架50，其中振膜52被集成到支架开口50’中并且换能器56位于振膜表面的下部部分中，其被支架50隐藏。图9还展示了支架的后壁50”，其中地图袋被部分地限定在后壁50”与振膜52之间。此外，图9展示了振膜52可以如何与支架50连接并由其支撑。
同样地，在图9的修改中，声学结构80将被车辆的乘客感知为支架50内的开口82。声学结构20包括被限定在支架50与外壳84之间的腔，该腔产生音箱的效果。在此示例中，振膜52延伸以接触外壳84的后表面，其中第二换能器86附接到振膜52的后表面。因此，提供了扬声器，该扬声器在振膜52的通过支架内的开口50’暴露的那部分处产生处于中间频率范围的声音，这个声音主要由第一换能器56产生，并且该扬声器进一步在振膜的延伸到并接触腔的外壳84的后面的那部分处产生处于较低频率范围的声音，其中较低频率声音主要由第二换能器86产生。外壳84在接触振膜52和换能器86的区域中具有开口和/或穿孔，以允许声音进入腔中来产生音箱效果，与上文所述类似。
在振膜中的每一个处，一个或多个换能器可以位于不同的位置，如针对图1和图2所示的声学结构20、48和后视镜46所说明。应理解，振膜的确切形状和配置以及换能器的数量和位置仅仅是示例。通过示例，在图10A、图10B和图10C中展示了地图袋内部部件的振膜52的不同换能器位置。与先前图中相同的附图标记用于指示相同的部件，其中参考以上描述。如图所示，一个或多个换能器可以位于例如振膜52的下三分之一区域中，其中换能器50也可以位于振膜的中心中并且可以通过开口50’暴露。此外，在一些实施例中，换能器也可以是功能性设计元件。例如，换能器可以被集成到设置在振膜上的图形或图案中。
参考图10A的示例，图11A和图11B示意性地展示了具有振膜和换能器的扬声器的声音传播的示例，该换能器可以附接到振膜的后表面(图11A)或附接到振膜的前表面(图11B)。如图所示，在图11A的示例中，声音直接地从振膜52的前表面发射，其中仅有小部分的声音从振膜52的后表面朝向框架58或内部部件的后壁或者与振膜的后表面相对的任何其他表面发射并从中反射。在图11B的示例中，大部分的声音从振膜52的后表面朝向任何相对的表面发射，其中仅有小部分的声音发射到振膜52的前表面。从振膜52的后表面发射的声音将从与振膜的后表面相对的任何其他表面反射并从中反射。
如所指示，振膜的表面和/或与振膜52的后表面相对的表面可以被构造为用于使声音成形，诸如将声音引导、集中或聚集到任何期望的位置，例如在驾驶员或乘客的头部位置附近的位置，或者根据期望在乘客车舱内散布或分散声音。
图12A至图12E示意性地展示了根据各种示例的具有不同形状的振膜的截面图。每个振膜52与被安排在振膜的扁平区域部分中(例如，在振膜52的后面处)的换能器56相关联。
在图12A的示例中，振膜52具有完全扁平的表面并且来自扁平的多层玻璃板或单一聚合物板，如上文所解释。振膜52可以具有任何任意和合适的周界轮廓。
在图12B的示例中，振膜52具有弯曲表面，该弯曲表面在一个截面方向上可以是任何几何2.5D形状并且在与该方向垂直的方向上是扁平的。振膜可以来自多层玻璃板或单一聚合物板，如上文所解释。振膜的形状可以通过冷成型或热成型或注射模制来获得，具体取决于期望的弯曲半径以及振膜的结构和制造技术。振膜52可以具有任何任意和合适的周界轮廓。
类似于图12B的示例，在图12C的示例中，振膜52具有纹波或波形表面，该纹波或波形表面在一个截面方向上可以是2.5D形状并且在与该方向垂直的方向上是扁平的。中心扁平区域被提供用于换能器56的附接。振膜可以来自多层玻璃板或单一聚合物板，如上文所解释。振膜的形状可以通过冷成型或热成型或注射模制来获得，具体取决于期望的弯曲半径以及振膜的结构和制造技术。振膜52可以具有任何任意和合适的周界轮廓。
在图12D和图12E的示例中，振膜52分别具有凸面弯曲表面和凹面弯曲表面，该弯曲表面可以是2.5D形状或3D形状，其中扁平表面部分用于换能器56的附接。振膜可以来自多层玻璃板或单一聚合物板，如上文所解释。振膜的形状可以通过冷成型或热成型或注射模制来获得，具体取决于期望的弯曲半径以及振膜的结构和制造技术。振膜52可以具有任何任意和合适的周界轮廓。
振膜的形状可以适于内部部件的特定应用以及预期的声学效果。内部部件中的振膜的形状和定向可以进行调整以操纵从振膜朝向表面发射的声波，特别地以选择性地对声波进行谐振、反射、转向、散布、引导和/或集中。
图13示出了图3的内部部件的示意透视图，展示了具有结构化表面以操纵从振膜向车辆车舱的内部发射的声波的振膜52。在此示例中，振膜表面设置有相对于振膜52的总平面的多个不同地倾斜的表面部分。通过调整倾斜，声音可以指向车辆车舱的内部内的不同区域。与先前示例中相同的部件由相同的附图标记指示。参考以上描述。
图14A和图14B示出了从图3的内部部件的变体上方的示意透视图和截面图，展示了具有扁平表面的振膜52与内部部件的结构化后壁74组合以操纵从振膜向后壁发射并反射到车辆车舱的内部的声波。在此示例中，结构化后壁74具有阶梯式配置，其中多个表面部分相对于振膜52的总平面倾斜。通过调整倾斜，声音可以指向车辆车舱的内部内的不同区域。在图14B中示意性地展示了可能的声音效果。结构化后壁74可以是内部部件50的整体部分，诸如地图袋的后壁，或者可以是单独的声音操纵部件，诸如附接到与振膜52的后面相对的任何表面的音板。与先前示例中相同的部件由相同的附图标记指示。参考以上描述。
图14B示意性地展示了振膜52如何产生声音。当被换能器56激励时，声音直接地从振膜52表面向车辆车舱的内部中发射，并且进一步从振膜52的后面朝向结构化后壁74发射并从中反射。如图14B所示，声音通常围绕换能器56以圆圈传播并且可以被结构化后壁74改方向。此外，结构化后壁74可以起到音板的作用，并且在特定的频率范围中谐振并放大所反射的声音。
图15A和图15B示出了从图3的内部部件的另一变体上方的示意透视图和截面图，展示了具有扁平表面的振膜52与内部部件的结构化后壁74组合以操纵从振膜朝向后壁发射并反射到车辆车舱的内部的声波。在此示例中，结构化后壁74具有包括多个抛物线或微抛物线形状的表面配置，所述形状可以是凸形和/或凹形的以对声波进行反射和集中和/或转向。结构化后壁74可以是内部部件50的整体部分，诸如地图袋的后壁，或者可以是附接到与振膜52的后面相对的任何表面的单独声音操纵部件。通过调整抛物线形状的大小、深度或高度、曲率、数量、图案和密度，声音可以通过不同的方式进行操纵、被反射到车辆车舱的内部内的不同区域、被集中、散布或以其他方式发射到车辆车舱的内部中。与先前示例中相同的部件由相同的附图标记指示。参考以上描述。
在图15B中示意性地展示了可能的声音效果，其中参考图14B中展示的声音效果的描述。可以通过组合不同大小的抛物线结构、组合凸形和凹形形状、组合不同形状的三维结构和/或调整其中安排这些结构的图案来获得声学效果的进一步变化。
在又一变化中，还可能提供包括单个凸形或凹形抛物线形状或圆顶形状以反射和引导声音的结构化后壁74。例如，圆顶可以是连续的或阶梯式的。在图16A和图16B中展示了单个阶梯式抛物线形状的后壁和相关联的声音效果的相应示例。与先前示例中相同的部件由相同的附图标记指示。参考以上描述。
图17A和图17B示出了从图3的内部部件的另一变体上方的示意透视图和截面图，展示了具有扁平表面的振膜52与内部部件的结构化后壁76组合以操纵从振膜朝向后壁发射并反射到车辆车舱的内部的声波。在此示例中，结构化后壁76具有大致扁平表面，包括不同表面材料(诸如声音反射材料和声音吸收材料)的区域，以平衡和调谐发射到内部车辆车舱中的声音。例如，相对平滑和硬质的材料可以与较柔软和/或粗糙的表面材料组合。不同的材料可以进行组合，诸如塑料、木材、玻璃、纸、纤维材料、不同的织物、地毯材料、泡沫、多层材料等。此外，不同的表面材料可以与不同的三维结构进行组合，例如，诸如上文描述的结构。
结构化后壁76可以是内部部件50的整体部分，诸如地图袋的后壁，或者可以是单独的声音操纵部件，诸如附接到与振膜52的后面相对的任何表面的音板。通过调整不同材料补片的大小、数量、图案和密度，声音可以通过不同的方式进行操纵、被反射到车辆车舱的内部内的不同区域、被集中、散布或以其他方式进行平衡和调谐。与先前示例中相同的部件由相同的附图标记指示。参考以上描述。
在图17B中示意性地展示了可能的声音效果，其中参考图14B中展示的声音效果的描述。

Claims (25)

1.一种车辆的内部部件，所述内部部件包括：支架，所述支架具有指向所述车辆的乘客舱的前面和相反的后面；扬声器，所述扬声器包括至少部分透明的振膜和联接到所述振膜的换能器，其中，所述换能器的移动引起所述振膜的振动，以通过所述振膜的振动来产生声音，所述振膜具有指向所述乘客舱的前面和相反的后面；其中，所述支架沿着所述振膜的其中所述振膜附接到所述支架的外周的至少部分提供支撑，其中，所述振膜的所述前面和所述后面在振膜表面的一部分上脱离所述支架，从而所述振膜被悬置在所述内部部件的所述支架中。
2.如权利要求1所述的内部部件，其中，通过在所述振膜的所述前面和所述后面处在所述支架中提供开放空间而将所述振膜悬置在所述内部部件中。
3.如权利要求1或2所述的内部部件，其中，所述支架沿着所述振膜的整个外周提供支撑。
4.如前述权利要求中的一项所述的内部部件，其中，所述换能器在所述振膜的其中所述支架覆盖所述振膜的所述前面的表面部分处联接到所述振膜。
5.如前述权利要求中的一项所述的内部部件，进一步包括光源，所述光源设置在所述支架处、在所述支架后方、在所述振膜处或在振膜后方，并且被配置为用于将光透射到所述振膜的所述前面。
6.如前述权利要求中的一项所述的内部部件，进一步包括与所述振膜的所述后面相对的表面，其中在所述振膜的所述后面和与所述后面相对的所述表面之间形成间隙。
7.如权利要求6所述的内部部件，其中，所述间隙具有至少50mm且优选地约125mm的宽度。
8.如前述权利要求所述的内部部件，其中，所述振膜的所述表面和与所述振膜的所述后面相对的所述表面中的至少一个被构造为用于操纵从所述振膜朝向表面发射的声波。
9.如权利要求8所述的内部部件，其中，所述至少一个表面被构造为用于对声波选择性地进行谐振、反射、转向、散布、引导和/或集中。
10.如权利要求8所述的内部部件，其中，所述至少一个表面被构造为音板。
11.如权利要求8所述的内部部件，其中，所述至少一个表面被构造为包括至少一个凸形或凹形圆顶形状。
12.如权利要求8所述的内部部件，其中，所述至少一个表面被构造为包括以图案安排的多个凸形和/或凹形圆顶形状。
13.如权利要求8所述的内部部件，其中，所述至少一个表面被构造为包括相对于所述振膜的主平面具有不同倾斜角度的多个表面部分。
14.如前述权利要求中的一项所述的内部部件，其中，所述振膜被安排和/或成形为用于产生声波，所述声波具有指向车辆车舱内的位于乘客头枕前面且与所述乘客头枕邻近的区域的传播中心。
15.如前述权利要求中的一项所述的内部部件，其中，所述振膜是2.5D或3D形状的。
16.如前述权利要求中的一项所述的内部部件，其中，所述振膜具有在1mm与2mm之间、特别地约1.5mm的整体厚度。
17.如前述权利要求中的一项所述的内部部件，其中，所述支架是车门衬里的袋的支架，所述支架包括形成用于支撑所述振膜的框架的切口，其中当被安装时，所述振膜的所述前面和所述后面能够供所述车辆的乘客接近。
18.如权利要求1至16中的一项所述的内部部件，其中，所述支架是车门衬里或中央控制台或地板控制台的支架，所述支架限定在所述支架的所述前面处具有开口的音箱，其中换能器被安排在所述音箱的后侧处以通过所述音箱向所述支架的前部发射声音。
19.如权利要求18所述的内部部件，其中，当被安装时，所述开口位于在车辆车舱中的乘客座椅的座椅水平处或下方的区域中。
20.如权利要求1至16中的一项所述的内部部件，其中，所述振膜是数字侧视镜或数字后视镜的部分或者覆盖所述数字侧视镜或数字后视镜。
21.如权利要求1至16中的一项所述的内部部件，其中，所述振膜是触摸屏的部分或者覆盖所述触摸屏。
22.如前述权利要求中的一项所述的内部部件，其中，所述振膜是装饰贴花的部分或者覆盖所述装饰贴花。
23.如前述权利要求中的一项所述的内部部件，其中，所述振膜是多层振膜，所述多层振膜包括定位在中间的清透阻尼层以使外层清透。
24.如前述权利要求中的一项所述的内部部件，其中，所述换能器是被安排在所述振膜的扁平表面部分处的压电换能器。
25.如前述权利要求中的一项所述的内部部件，进一步包括在所述振膜的所述前面上的图案，诸如通过印刷、包覆模制或蚀刻而形成的图案。
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