DE102006023909B3 - Bandpassbox in der Tragstruktur eines Fahrzeuges - Google Patents

Abstract

In Automobilen wird üblicherweise bereits serienmäßig oder als Sonderausstattung eine Soundanlage installiert, die z.B. ein Radio, ein Kassetten- und ein CD-Abspielgerät aufweist. Außerdem umfasst eine bessere Soundanlage ein Boxensystem, das Hochtonlautsprecher und Tieftonlautsprecher aufweist. Um eine Lautsprecherbox zu schaffen, welche sich besonders zur Ausgabe von Frequenzen unterhalb von 150 Hz eignet und gleichzeitig Impulssauberkeit bei gleichzeitiger Klirrarmut, Impulsdynamik und hohem Wirkungsgrad aufweist, wird ein Schallwandler (10) in die Tragstruktur des Fahrzeuges eingebracht. Dies erfolgt so, dass sich an jeder seiner beiden Membranseiten voneinander getrennte Teilräume anschließen. Dabei werden die beiden Teilräume der Lautsprecherbox durch wenigstens zwei Elemente (2, 3, 4) der Tragstruktur des Fahrzeuges (1) gebildet. In besonderer Weise wird der Schallwandler (10) in einen Bereich integriert, in welchem zwei Elemente (2, 3, 4) der Tragstruktur aufeinander treffen, so dass sich eine konstruktiv und wirtschaftlich günstig zu realisierende Montageposition ergibt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Lautsprecherbox in der Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• In Automobilen wird üblicherweise bereits serienmäßig oder als Sonderausstattung eine Soundanlage installiert, die z.B. ein Radio, ein Kassetten- und ein CD-Abspielgerät aufweist. Außerdem umfasst eine bessere Soundanlage ein Boxensystem, das Hochtonlautsprecher und Tieftonlautsprecher aufweist.
• Da die Lautsprecher ihren Schall zum Fahrzeuginneren hin abstrahlen, werden sie, um Interferenzprobleme zu vermeiden, mit einem Resonanzvolumen verbunden, welches nicht mit diesem Innenraum verbunden ist. Hierzu ist es bekannt, besondere Hohlraumvolumen, so genannte Lautsprecherboxen, in geeigneten Stellen des Fahrzeuges zu integrieren, was meist jedoch zu einer Reduzierung des zur Verfügung stehenden Laderaumvolumens des Kraftfahrzeuges führt oder Volumina in der Türverkleidung beansprucht.
• In der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 35 082 A1 wird zur Vergrößerung des einem Lautsprecher zugeordneten Resonanzvolumens die Ankopplung einer unter dem Fahrersitz angebrachten kleinen Lautsprecherbox mit geringem Resonanzvolumen an ein größeres bereits im Kraftfahrzeug vorhandenes Hohlraumvolumen (Schwellervolumen) beschrieben. Hierbei verfügen sowohl die kleine Lautsprecherbox als auch die Wandung des Hohlraumvolumens über eine aufeinander abgestimmte Öffnung. Um eine akustische Kopplung der beiden Resonanzräume zu erreichen, muss die Lautsprecherbox passgenau auf der Wandung des Hohlraumvolumens montiert werden, so dass die Öffnungen der Wandung und der Lautsprecherbox für einen Schalldurchtritt aufeinander liegen.
• Insbesondere zur Ausgabe von Frequenzen unterhalb von 150 Hz eignen sich besonders Bandpass-Boxen. Diese weisen eine hohe Impulssauberkeit bei gleichzeitiger Klirrarmut, Impulsdynamik und hohem Wirkungsgrad auf. Das Funktionsprinzip wird bereits in FR 1 587 761 A beschrieben und ergibt sich daraus, dass jeder Membranseite eines Lautsprechers eine eigene Kammer zugeordnet wird. Nur über eine an einer Kammer angeordnete Reflexöffnung gelangt niederfrequenter Schall nach außen. Hierdurch entsteht eine auf beiden Membranseiten gleich wirkende Federwirkung, so dass nichtlineare Verzerrungen reduziert werden.
• In der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 09 143 A1 wird die Möglichkeit der Integration einer Box in die Tragstruktur eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Hierbei wird vorgeschlagen innerhalb eines Längsträgers des Kraftfahrzeuges parallel entlang dessen Längsverlaufes eine Trennwand anzubringen, um diese so in zwei voneinander separierte Hohlräume aufzuteilen. In diese Trennwand wird ein Lautsprecher so eingebracht, dass sich an jeder der beiden Membranseiten einer der Hohlräume anschließt. Durch tunnelförmige Umlenkrohre werden von dem Lautsprecher in der Tragstruktur erzeugte Schallwellen aus dieser in den Fahrzeugraum so ausgeleitet, dass diese im Wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung in den Fahrzeuginnenraum austreten. Die beiden Bassaustrittsöffnungen sind dabei so voneinander beabstandet angeordnet, dass ihr Abstand auf die sich in den Hohlräumen ausbreitenden Schallwellen abgestimmt ist, so dass sich eine Art Transmissionline-Box ergibt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Zusammenwirken mit der Tragstruktur eines Fahrzeuges Lautsprecherbox zu schaffen, welche gute akustische Eigenschaften aufweist und sich ohne großen mechanisch konstruktiven Aufwand realisieren lässt.
• Die Aufgabe wird zum einen durch eine Bandpassbox mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
• In die erfindungsgemäße Lautsprecherbox wird ein aktiver Schallwandler eingebracht und so positioniert, dass sich an jeder seiner beiden Membranseiten voneinander getrennte Teilräume anschließen. Hierbei werden diese beiden Teilräume durch das Volumen des Hohlraumes wenigstens eines Elementes der Tragstruktur des Fahrzeuges gebildet. Hierbei ist ein Tunnel in der Wandung wenigstens eines der Elemente vorgesehen, über welches zumindest ein Teil der von dem Schallwandler in den Teilräumen erzeugten Schallwellen in den Innenraum des Fahrzeuges eingeleitet wird.
• In erfinderischer Weise werden die beiden Teilräume der Lautsprecherbox durch wenigstens zwei Elemente der Tragstruktur des Fahrzeuges gebildet. Dabei wird der Schallwandler in einen Bereich integriert, in welchem zwei Elemente der Tragstruktur aufeinander treffen.
• Dadurch dass das Gesamtvolumen der Lautsprecherbox durch eine Kombination mehrer Elemente der Tragstruktur gebildet wird, wird in vorteilhafter Weise eine qualitativ hochwertige Wiedergabe von niederfrequentem Schall (Bässe) ermöglicht. Darüber hinaus erlaubt die Wahl des Einbauortes des Schallwandlers in den Bereich des Aufeinandertreffens zweier Elemente der Tragstruktur eine konstruktiv und wirtschaftlich günstige Positionierung; so ist es denkbar, die ohnehin beim Fahrzeugentwurf individuell zu entwerfenden Übergangsbereiche der Elemente mit zum Einbau eines Schallwandlers geeigneten Auslassungen zu versehen. Auch ist es denkbar, die Übergangsbereiche für die Montage des Schallwandlers zugänglich zu gestalten.
• Die Trennung der Elemente der Tragstruktur in die an die beiden Membranseiten des Schallwandlers anschließenden Teilräume der Lautsprecherbox kann abhängig von den Abmessungen der Elemente allein durch einen an diese Abmessungen angepassten Lautsprecherkorb, in den der Schallwandler integriert ist, erfolgen. Sehr wohl ist es aber auch denkbar, die Teilräume konstruktiv durch eine Wand zu trennen, in welche der Schallwandler eingebracht wird.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren im Detail erläutert. Dabei zeigt
• 1 ein in einem Fahrzeug typischerweise befindliche, mit einander in Verbindung stehende Elemente der Tragstruktur,
• 2 eine erfindungsgemäße Lautsprecherbox, welche das Volumen von drei miteinander in Verbindung stehenden Elementen der Tragstruktur nutzt,
• 3 eine alternative Ausgestaltung der Lautsprecherbox aus 2, mit begrenztem Volumenumfang und Füllmaterial im geschlossenen Teilraum.
• Die 1 zeigt beispielhaft ein Fahrzeug (1) mit typischen Elementen (2, 3, 4, 5, 6) der Tragstruktur; hier Schwellervolumen (2), Querträger (3) und Längsträger (4), sowie Biegequerträgern (5) und einem vorderen Querträger (7). Zur Erzielung eines gewünschten Volumens für die Lautsprecherbox ist es im Rahmen der Erfindung nun denkbar einzelne oder alle dieser Tragstrukturelemente (2, 3, 4, 5, 6) akustisch miteinander zu koppeln.
• In der 2 ist beispielhaft schematisch eine erfindungsgemäße Lautsprecherbox dargestellt. Hierbei wird das Gesamtvolumen der Lautsprecherbox durch das Schwellervolumen (2), den Querträger (3) und den Längsträger (4) gebildet. Zwischen dem Querträger (3) und dem Längsträger (4) findet sich der Schallwandler (10) eingebracht. Bei dem hier dargestellten Beispiel ist der Schallwandler (10) in seiner Dimensionierung, insbesondere durch geeignete Gestaltung des Lautsprecherkorbes, so an die Abmessungen der Tragstruktur angepasst, dass er das Gesamtvolumen in zwei von einander getrennte Teilräume teilt. Hierbei wird ein erster, geschlossener Teilraum durch den Längsträgers (4) gebildet, während der zweite Teilraum aus dem gemeinsamen Volumen der akustisch miteinander gekoppelten Querträger (3) und Schweller (2) besteht. Dieser Teilraum ist über einen Tunnel (11) mit der Umgebung des Schwellers gekoppelt. Bei der mit der 1 dargestellten Einbausituation der Elemente (2, 3, 4) würde der mittels des Schallwandlers (10) erzeugte Schall über den Tunnel (11) in den Innenraum des Fahrzeuges abgestrahlt. In besonders vorteilhafter Weise sollte die Öffnungsfläche des Tunnels (11) etwa ein Fünftel, wenigstens jedoch ein Zehntel der effektiven Membranfläche des Schallwandlers (10) betragen. Neben dem hier gezeigten Beispiel der Trennung der beiden Teilräume durch geeignete Dimensionierung des Schallwandlers (10) bzw. dessen Lautsprecherkorb, ist es gleichsam selbstverständlich denkbar das durch die Elemente (2, 3, 4) gebildete Gesamtvolumen durch einen Trennwand in zwei Teilräume zu trennen, und in diese Trennwand den Schallwandler (10) einzubringen.
• Die 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Lautsprecherbox aus 2. Hierbei wurde in den geschlossenen, durch den Längsträger gebildeten Teilraum Dämmmaterial (13) eingebracht. In vorteilhafter Weise wird dabei der geschlossene Teilraum mindestens zur Hälfte mit akustischem Dämmmaterial (13) aufgefüllt. Auch ist es für die akustischen Eigenschaften der Lautsprecherbox weiter gewinnbringend der mittels des Tunnels (11) gegenüber dem Fahrzeuginnenraum geöffnete Teilraum, hier durch den Querträger (3) und den Schweller (2) gebildet zumindest teilweise an seinen Wandungen mit Dämmmaterial versehen wird. Dadurch dass nur die Wandungen mit Dämmmaterial versehen werden, wird erreicht, dass möglichst wenig Schallenergie geschluckt wird und die Bässe konturiert werden können.
• Bei dem in der 3 dargestellten Beispiel wurde das für die Lautsprecherbox zur Verfügung stehende Volumen des Schwellers (2) durch Einbringen einer eine Trennwand (12) begrenzt. Mittels einer derartigen konstruktiven Maßnahme kann auf einfache Weise erreicht werden, dass die beiden getrennten an die beiden Membranseiten des Schallwandlers (10) angrenzende Teilräume im Wesentlichen dieselbe Größenordung aufweisen, so dass ein ähnlicher Schalldruck auf beiden Seiten der Membran des Schallwandlers (10) entsteht.
• Gewinnbringend lässt sich das Resonanzvolumen der Lautsprecherbox auch dadurch vergrößern, dass wenigstens einzelne der die Teilräume bildenden Elemente (2, 3, 4, 5, 6) der Tragstruktur über Diffusionsöffnungen mit der Umgebung des Fahrzeuges (1) verbunden sind.

Claims (7)

1. Lautsprecherbox in einem Fahrzeug, umfassend wenigstens einen in die Lautsprecherbox eingebrachten aktiven Schallwandler (10), der so positioniert ist, dass sich an jeder seiner beiden Membranseiten voneinander getrennte Teilräume anschließen, welche durch das Volumen des Hohlraums wenigstens eines Elementes (2, 3, 4) der Tragstruktur des Fahrzeuges (1) gebildet werden, und bei dem zumindest ein Teil der von dem Schallwandler (10) in den Teilräumen erzeugten Schallwellen über wenigstens einen Tunnel (11) in den Innenraum des Fahrzeugs (1) eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilräume durch wenigstens zwei Elemente (2, 3, 4) der Tragstruktur des Fahrzeuges (1) gebildet werden, und dass der Schallwandler (10) in einem Bereich integriert wird, in welchem zwei Elemente (2, 3, 4) der Tragstruktur aufeinander treffen.
2. Lautsprecherbox nach Patenanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur der Schall aus einem der beiden Teilräume in den Innenraum des Fahrzeuges (1) geleitet wird.
3. Lautsprecherbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilräume Volumen in im Wesentlichen gleicher Größenordnung aufweisen.
4. Lautsprecherbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsfläche des Tunnels (11) etwa ein Fünftel, wenigstens jedoch ein Zehntel der effektiven Membranfläche des Schallwandlers (10) aufweist.
5. Lautsprecherbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossene Teilraum mindestens zur Hälfte mit akustischem Dämmmaterial (13) aufgefüllt wird.
6. Lautsprecherbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mittels des Tunnels (11) gegenüber dem Fahrzeuginnenraum geöffnete Teilraum zumindest teilweise an seinen Wandungen mit Dämmmaterial versehen wird.
7. Lautsprecherbox nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einzelne der die Teilräume bildenden Elemente (2, 3, 4, 5, 6) der Tragstruktur über Diffusionsöffnungen mit der Umgebung des Fahrzeuges (1) verbunden sind.