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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schallerzeugung, mit einer
Schallquelle und einem Gehäuse
für die
Schallquelle. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Kommunikationseinrichtung
für ein
schlüsselloses
Zugangssystem, insbesondere für ein
Fahrzeug, mit einer ersten Kommunikationseinheit und einer tragbaren
zweiten Kommunikationseinheit, welche zur drahtlosen Kommunikation
mit der ersten Kommunikationseinheit ausgebildet ist.
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Moderne
Fahrzeuge weisen schlüssellose Zugangssysteme
auf, welche eine fahrzeugseitige Kommunikationseinheit und eine
vom Fahrzeugnutzer verwendete tragbare Kommunikationseinheit umfassen.
Nach Austausch von Funksignalen kann ein berechtigter Zugang zum
Fahrzeug festgestellt werden und beispielsweise eine Fahrzeugtür geöffnet werden.
Darüber
hinaus können
diese Einrichtungen auch so ausgebildet sein, dass ausgeführte oder
abgeschlossene Funktionen über
ein akustisches Signal bestätigt
oder unterstützt
werden.
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Bei
herkömmlichen
Systemen ist es dabei vorgesehen, dass die Schallquelle in einem
Gehäuse angeordnet
ist. Diese soll vor Beschädigung
durch flüssige
Medien geschützt
werden. Bei herkömmlichen
Ausführungen
kann die Schallausbreitung nur über
die Gehäusewand übertragen
werden, was eine starke Dämpfung
des Signals, üblicherweise
mehr als 20 dB, bedingt. Um dies etwas kompensieren zu können, wird
bei herkömmlichen
Vorrichtungen eine Erhöhung
des Signalpegels durchgeführt,
was jedoch einen erhöhten
Energiebedarf der Vorrichtung erfordert. Darüber hinaus ist vorgesehen,
dass eine mechanische Kopplung des Signalgebers und somit der Schallquelle
mit der Gehäusewand
erfolgt, um möglichst
Energie übertragen
zu können.
Dies erfordert jedoch spezielle mechanische Ausgestaltungen und
die Effizienz ist abhängig
vom Gehäusematerial.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und eine
Kommunikationseinrichtung zu schaffen, bei welchen eine Schallquelle
vor Beschädigungen
durch flüssige
Medien geschützt werden
kann, und eine effektive und effiziente Schallabgabe ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, welche die Merkmale nach Anspruch
1 aufweist, und eine Kommunikationseinrichtung, welche die Merkmale
nach Anspruch 13 aufweist, gelöst.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Schallerzeugung umfasst eine Schallquelle und ein Gehäuse für die Schallquelle,
welches eine Schallaustrittsöffnung
aufweist. Die Schallaustrittsöffnung
ist mit einem elastischen Element abgedeckt, welches für flüssige Medien
undurchlässig
ist. Durch diese Ausgestaltung kann einerseits das Eindringen von
flüssigen
Medien in die Vorrichtung verhindert werden und somit auch dass
direkte Kontaktieren der Schallquelle mit dem flüssigen Medium verhindert werden.
Darüber
hinaus kann durch diese Ausgestaltung die Schallerzeugung energieeffizient
mit einem ausreichenden Signalpegel erfolgen. Die Dämpfung des
Signalpegels kann gegenüber
der herkömmlichen
Vorrichtung daher deutlich reduziert werden und weist nur noch einen
sehr kleinen Wert auf. Insbesondere kann die Dämpfung des Signalpegels um zumindest
die Hälfte
gegenüber
den herkömmlichen Dämpfungen
bei den bekannten Vorrichtungen reduziert werden.
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Vorzugsweise
weist das elastische Element eine höhere Elastizität als das
Material des Gehäuses
auf. Die Schwingfähigkeit
des elastischen Elements ist daher größer als die des Gehäuses.
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Die
Schallauskopplung aus der Vorrichtung wird nicht beeinträchtigt,
da der Eintritt von flüssigen Medien
bis zur Schallquelle verhindert werden kann.
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Vorzugsweise
ist das elastische Element als eine Abdeckmembran ausgebildet. Insbesondere
ist das elastische Element im Gehäuse angeordnet und an der Innenwand
des Gehäuses
befestigt. Neben einer mechanisch stabilen Ausgestaltung kann dadurch
auch eine ortsgenaue Anbringung erreicht werden. Darüber hinaus
kann durch die innenseitige Befestigung des elastischen Elements
der mechanische Verschleiß der
Verbindungsstellen reduziert werden.
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Vorzugsweise
ist das elastische Element an dem Gehäuse angeklebt. Insbesondere
ist vorgesehen, dass der dabei verwendete Klebstoff ebenfalls undurchlässig für flüssige Medien
ist. Durch das Ankleben kann ein relativ einfaches und aufwandsarmes
Verfahren ermöglicht
werden, um das elastische Element exakt und dauerhaft anbringen
zu können. Anstatt
der Möglichkeit
des Anklebens kann jedoch auch beispielsweise ein Anquetschen oder
ein Einschweißen, ähnlich einer
Folieneinschweißung,
vorgesehen sein. Darüber
hinaus können
selbstverständlich
auch andere geeignete Befestigungsmaßnahmen vorgesehen sein, welche
einerseits eine dauerhaft und mechanisch stabile Positionierung
und Befestigung ermöglichen,
andererseits die Undurchlässigkeit
für flüssige Medien
gewährleisten.
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Beim
Ankleben kann vorgesehen sein, dass eine Seite des elastischen Elements
mit Klebstoff beschichtet ist. Bei kleinen elastischen Elementen
kann das Auftragen von Klebstoff über die ganze Fläche erfolgen
oder vorzugsweise auch nur in Form eines Streifens entlang des Rands
des elastischen Elements vorgesehen sein.
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Als
besonders bevorzugt erweist es sich, wenn das elastische Element
für gasförmige Medien, insbesondere
Luft, zumindest teildurchlässig
ist. Gerade durch eine derartige Ausgestaltung kann eine besonders
vorteilhafte Realisierung dahingehend erreicht werden, dass die
Schwingfähigkeit
bei der Schallerzeugung durch die Schallquelle dynamisch gegeben
ist und somit die Übertragung
des akustischen Signals besonders vorteilhaft und nur sehr minimal
gedämpft
erzielt werden kann. Darüber
hinaus ist jedoch auch gewährleistet,
dass die Dichtigkeit gegenüber
flüssigen
Medien beibehalten wird. Als vorteilhaftes Material, welches die
Flüssigkeitsdichtigkeit
einerseits und die Gasdurchlässigkeit
andererseits gewährleistet
kann beispielsweise Goretex® oder ein mit entsprechender
Funktionalität
ausgebildetes Material vorgesehen sein.
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Die
Anwendung einer semipermeablen Membran zur Erreichung der Wasserdichtigkeit
bei gleichzeitiger Ausnutzung der Luftdurchlässigkeit zum Zweck der Schallübertragung
ermöglicht
ein besonders vorteilhaftes akustisches Systems, welches auch dann
noch hochfunktionell ist, wenn es sich zumindest teilweise in einem
flüssigen
Medium befindet.
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Wie
Versuche gezeigt haben, kann mit der Vorrichtung, welche insbesondere
eine derartige semipermeable Membran aufweist, der gewünschte Grad
der Flüssigkeitsdichtigkeit,
beispielsweise bis zu Flüssigkeitstiefen
von 8 m, erreicht werden und die Dämpfung des Signalpegels im
Vergleich zu herkömmlichen
Vorrichtungen um 10 dB reduziert werden.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass das elastische Element auch für gasförmige Medien
undurchlässig
ist und es beispielsweise als dünne
und hochflexible Folie ausgeführt
ist.
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Vorzugsweise
sind die Schallquelle und das elastische Element als separate Teile
ausgebildet. Das elastische Element ist somit nicht Bestandteil
der Schallquelle selbst. Die Schallquelle kann selbst eine Schwingmembran
zur Abstrahlung akustischer Signale aufweisen. Prinzipiell kann
die Schallquelle jedoch auch ohne eine derartige Schwingmembran ausgebildet
sein und zur Erzeugung von akustischen Signalen auf andere Art und
Weise konzipiert sein.
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Vorzugsweise
ist das Gehäuse
um die Schallquelle geschlossen ausgebildet und es ist zumindest
eine Schallaustrittsöffnung
ausgebildet.
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Es
kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Gehäuse quasi offen ausgebildet
ist und zumindest eine Wand umfasst, durch welche die Schallquelle
von einem flüssigen
Medium separiert ist und die in der Wand ausgebildete Schallaustrittsöffnung durch
das elastische Element vollständig
abgedeckt ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist somit auch unter
einem Gehäuse
eine Anordnung verstanden, welche beispielsweise nur eine geradlinige
Wand aufweist, welche die Schallquelle von dem flüssigen Medium
separiert.
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Wesentlich
ist bei beiden unterschiedlichen Ausführungen des Gehäuses, dass
die Schallquelle nicht in Berührung
mit dem flüssigen
Medium gelangt.
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Vorzugsweise
sind in Hauptausbreitungsrichtung des Schalls die Schallquelle und
das elastische Element hintereinander und berührungslos zueinander angeordnet.
Auch dann, wenn die Schallquelle eine eigene Schwingmembran aufweist,
sind diese Elemente der Schwingmembran einerseits und des elastischen
Elements andererseits hintereinander und berührungslos zueinander angeordnet.
Beide können
somit separat zueinander schwingen und die Übertragung des akustischen
Signals ohne gegenseitige Beeinträchtigung aufgrund von Berührungen
und dergleichen gewährleisten.
Vorzugsweise weist die Schallquelle jedoch ein Piezoelement zur Schallerzeugung
auf.
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Vorzugsweise
weist das elastische Element eine Dicke zwischen 0,02 mm und 0,2
mm, insbesondere 0,05 mm auf. Vorzugsweise weist das elastische Element
zusammen mit einer Befestigungsschicht, insbesondere einer Klebstoffschicht,
eine Dicke zwischen 0,1 mm und 0,3 mm, insbesondere 0,22 mm, auf.
Die genannten Werte der Dicken sind lediglich vorteilhaft, können jedoch
auch davon abweichen.
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Vorzugsweise
ist die Dicke des elastischen Elements abhängig von dem Material und dem
Einsatzbereich der Vorrichtung im Hinblick auf die möglichen
Tiefen, bis zu denen die Vorrichtung in dem flüssigen Medium abtauchen kann,
ausgebildet. Vorzugsweise ist das elastische Element der Vorrichtung,
welches die Schallaustrittsöffnung
abdeckt, auch so ausgebildet, dass es eine hohe chemische Beständigkeit
aufweist. Insbesondere ist das Material dieses elastischen Elements
somit auch verschleißarm
gegenüber Ölen, Fetten
und dergleichen. Es kann auch vorgesehen sein, dass das elastische
Element säurefest,
bzw. laugenfest ausgebildet ist.
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Eine
erfindungsgemäße Kommunikationseinrichtung
für ein
schlüsselloses
Zugangssystem für
ein Fahrzeug umfasst eine erste, insbesondere fahrzeugseitige, Kommunikationseinheit
und eine tragbare zweite Kommunikationseinheit, welche zur drahtlosen
Kommunikation mit der ersten Kommunikationseinheit ausgebildet ist.
Die zweite Kommunikationseinheit umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Schallerzeugung oder eine vorteilhafte Ausgestaltung davon.
Insbesondere sind die beiden Kommunikationseinheiten zum Austausch
von Funksignalen ausgebildet.
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Die
Kommunikationseinrichtung kann somit einerseits Signale im Funkfrequenzbereich
und andererseits akustische Signale, welche im Frequenzbereich liegen,
die durch das menschliche Gehör
hörbar
und somit wahrnehmbar sind, erzeugen und aussenden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Schallerzeugung;
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2 die
Vorrichtung gemäß 1 im
zusammengesetzten Zustand; und
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3 ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Kommunikationseinrichtung
für ein Fahrzeug.
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In
den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist
in einer Explosionsdarstellung eine Vorrichtung 1 zur Schallerzeugung
und zur Schallemission gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfasst zumindest
eine Schallquelle 2, welche im Ausführungsbeispiel vorzugsweise
ein Piezoelement 3 aufweist. Es kann auch eine Schallquelle
mit einer Schwingmembran vorgesehen sein.
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Darüber hinaus
umfasst die Vorrichtung 1 ein Gehäuse mit einer Gehäusewand 4,
in welcher eine Schallaustrittsöffnung 5 ausgebildet
ist. Das Gehäuse
ist vorzugsweise als geschlossenes Gehäuse ausgebildet, welches die
Schallquelle 2 umgibt und in welchem Gehäuse lediglich
die Schallaustrittsöffnung 5 ausgebildet
ist.
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Darüber hinaus
umfasst die Vorrichtung 1 ein elastisches Element 6,
welches im Ausführungsbeispiel
als semipermeable Membran ausgebildet ist und welche im zusammengesetzten
Zustand der Vorrichtung 1 gemäß der Darstellung in 2 die Schallaustrittsöffnung 5 vollständig abdeckt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das elastische Element 6 im Inneren des Gehäuses angeordnet
und an einer Innenwandseite 4a der Wand 4 angebracht,
wie dies in 2 dargestellt ist.
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Das
elastische Element 6 ist zumindest bereichsweise aus einem
Material ausgebildet, welches undurchlässig gegenüber flüssigen Medien und zumindest
teildurchlässig
für gasförmige Medien
ist. Dadurch kann verhindert werden, dass einerseits flüssige Medien
durch das Gehäuse
eindringen und zur Schallquelle 2 gelangen können. Andererseits wird
jedoch auch gewährleistet,
dass durch Luftdurchlässigkeit
eine Schallübertragung
des von der Schallquelle 2 erzeugten akustischen Sig nals
besonders vorteilhaft erfolgen kann und in diesem Zusammenhang allenfalls
eine äußerst geringe
Dämpfung des
Signalpegels auftritt.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass das elastische Element keine semipermeable
Membran ist und sowohl für
flüssige
als auch für
gasförmige Medien
undurchlässig
ist. Diesbezüglich
kann das elastische Element beispielsweise als dünne Folie ausgebildet sein.
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Insbesondere
ist auch der für
die Klebeverbindungen 7 und 8 verwendete Klebstoff
für flüssige Medien
undurchlässig,
so dass auch über
diese Klebeverbindungen 7 und 8 kein flüssiges Medium
in das Gehäuse
und somit zur Schallquelle 2 gelangen kann.
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Wie
aus der Darstellung gemäß 1 zu
erkennen ist, sind die Schallquelle 2 und das elastische Element 6 als
separate Teile konzipiert. Gemäß der Darstellung
in 2, in der die Vorrichtung 1 im zusammengesetzten
Zustand gezeigt ist, ist die Schallquelle 2 und insbesondere
das Piezoelement 3, beabstandet zum elastischen Element 6 und
somit auch berührungslos
zu diesem positioniert. Darüber
hinaus sind die Schallquelle 2 und insbesondere das Piezoelement 3 und
das elastische Element 6 in einer Hauptausbreitungsrichtung 9 des
Schalls hintereinander positioniert. Beide Elemente, insbesondere das
Piezoelement 3 und das elastische Element 6, können somit
abhängig
voneinander und kontaktfrei zueinander schwingen, wodurch die Schallübertragung
besonders geeignet erfolgen kann.
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Das
elastische Element 6 weist eine Dicke d von bevorzugt 0,05
mm auf, wobei sich zusammen mit der Dicke der Klebstoffschicht vorzugsweise
eine Dicke von 0,22 mm ergibt.
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In 3 ist
in einer schematischen Darstellung eine Kommunikationseinrichtung
gezeigt, welche einem schlüssellosen
Zugangssystem für
ein Fahrzeug 10 zugeordnet ist. Die Kommuni kationseinrichtung
umfasst eine erste Kommunikationseinheit 11, welche im
oder am Fahrzeug 10 fest angeordnet ist. Darüber hinaus
umfasst die Kommunikationseinrichtung eine tragbare zweite Kommunikationseinheit 12,
welche von einem Fahrzeugnutzer mitgeführt und gegebenenfalls bedient
werden kann. Diese tragbare zweite Kommunikationseinheit 12 wird üblicherweise auch
als Funkschlüssel
bezeichnet. Gemäß der Darstellung
in 3 sind die beiden Kommunikationseinheiten 11 und 12 zur
drahtlosen Kommunikation ausgebildet und können insbesondere Funksignale austauschen.
Die zweite Kommunikationseinheit 12 umfasst darüber hinaus
eine Vorrichtung 1 zur Schallerzeugung, wie sie in den 1 und 2 erläutert wurde.
In diesem Zusammenhang sei erwähnt,
dass die Vorrichtung 1 gemäß den Darstellungen in 1 und 2 neben
den gezeigten Komponenten auch weitere Komponenten umfassen kann,
welche in den 1 und 2 nicht
gezeigt sind, da sie für
das Verständnis
der Erfindung nicht vorrangig sind.
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Das
elastische Element 6 kann selbstverständlich ausschließlich aus
dem für
flüssige
Medien undurchlässigen
und vorzugsweise für
gasförmige Medien
zumindest teildurchlässigen
Material bestehen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das elastische
Element 6 darüber
hinaus auch noch andere Materialien umfasst, welche gegebenenfalls durchlässig für flüssige Medien
sind. Diesbezüglich kann
das elastische Element 6 als Mehrschichtsystem ausgebildet
sein und akustische Eigenschaften wie mechanische Eigenschaften,
insbesondere das Schwingungsverhalten, können dadurch gegebenenfalls
nochmals verbessert werden. Wesentlich ist nur, dass das elastische
Element 6 in seiner Gesamtheit für flüssige Medien undurchlässig ist.
Insbesondere soll auch gewährleistet
sein, dass das elastische Element 6 in seiner Gesamtheit
für gasförmige Medien zumindest
teildurchlässig
ist. Wobei hier auch vorgesehen sein kann, dass das elastische Element 6 auch undurchlässig für gasförmige Medien
ist. Vorzugsweise ist das elastische Element 6 dann so
ausgebildet, dass es eine geringe Dicke und eine hohe Flexibilität aufweist,
um den Schall mög lichst
ungedämpft oder
nur gering gedämpft
weiterleiten zu können.
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Insbesondere
ist die Kommunikationseinrichtung so ausgebildet, dass sie einen
Inhaber der tragbaren Kommunikationseinheit 12 durch ein
akustisches Signal vor einem Diebstahl oder einen unberechtigten
Zugang zum Fahrzeug 10 warnen kann, wenn sich der Inhaber
nicht im Fahrzeug 10 oder sogar an einer Position befindet,
an der er das Fahrzeug 10 nicht sehen kann. Der unberechtigte
Zugang wird als Funksignal an die tragbare Kommunikationseinheit 12 gesendet
und als spezifisches akustisches Signal gemeldet.
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Nicht
zuletzt soll erwähnt
werden, dass auch eine möglichst
kleine tragbare Kommunikationseinheit 12 ausgebildet werden
kann, wodurch auch die Schallquelle 2 möglichst klein ausgebildet ist.
Es wird durch die Ausgestaltung dieser Kommunikationseinheit 12 und
somit auch der darin angeordneten Vorrichtung 1 auch eine
Dämpfung
des Schalls minimiert.