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Die
Erfindung betrifft eine Lautsprechervorrichtung in einem Fahrzeug,
bestehend aus einer Anzahl von Lautsprechern. Des Weitern betrifft
die Erfindung ein Fahrzeug mit mehreren Lautsprechervorrichtungen.
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Bekannte
Standardlautsprecher-Systeme umfassen im Allgemeinen eine Steuereinheit,
welche ein Audiosignal über eine Anzahl von Audiokanälen, üblicherweise
vier Audiokanäle bei einer stereophonen Beschallung, an
den Audiokanälen jeweils anliegende Lautsprechereinheiten überträgt.
An einem Audiokanal ist als Lautsprechereinheit ein Tieftonlautsprecher,
Mitteltonlautsprecher und Hochtonlautsprecher angeordnet. Dieses
Lautsprechersystem wird auch als 3-Wege-System bezeichnet. Umfasst das
Lautsprechersystem keinen Hochtonlautsprecher spricht man von einem
2-Wege-System.
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Das
Audiosignal ist üblicherweise ein breitbandiges Signal,
es weist einen breitbandigen, für den Menschen hörbaren
Frequenzbereich von beispielsweise 20 Hz bis 20 kHz auf. Dieses
Audiosignal kann in aufeinander folgende Frequenzbänder
eingeteilt werden.
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Für
ein Lautsprechersystem, welches als 3-Wege-System ausgebildet ist,
wird das Audiosignal in drei aufeinander folgende Frequenzbänder
eingeteilt. Ein Frequenzband ist dabei in seinem Frequenzbereich
durch eine niedrigste Frequenz und eine höchste Frequenz
festgelegt. Ein erstes Frequenzband liegt dabei in einem unteren
Frequenzbereich des Audiosignals, beispielsweise in einem Bereich von
20 Hz bis 200 Hz und wird von dem Tieftonlautsprecher in Form von
Schallwellen mit Frequenzen eines niedrigen Frequenzbereiches wiedergegeben. Ein
zweites Frequenzband liegt in einem mittleren Frequenzbereich des
Audiosignals, beispielsweise in einem Bereich von 200 Hz bis 3 kHz
und wird von dem Mitteltonlautsprecher in Form von Schallwellen mit
Frequenzen eines mittleren Frequenzbereiches wiedergegeben. Ein
drittes Frequenzband liegt im oberen Fre quenzbereich des Audiosignals,
beispielsweise in einem Bereich von 3 kHz bis 20 kHz und wird von
dem Hochtonlautsprecher in Form von Schallwellen mit Frequenzen
eines hohen Frequenzbereiches wiedergegeben.
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Die
Aufteilung des Audiosignals in drei Frequenzbänder erfolgt
im Allgemeinen durch ein Filter mit steuerbarem Frequenzgang. Beispielsweise
umfasst ein Hochpassfilter einen Kondensator, welcher nur Frequenzen
des hohen Frequenzbereiches durchlässt; ein Tiefpassfilter
hingegen umfasst eine Spule, welche nur Frequenzen des unteren Frequenzbereiches
durchlässt. Durch eine geeignete Dimensionierung des Filters
kann weiterhin ein bestimmter Frequenzbereich, welcher für
das Filter durchlässig ist, bestimmt werden. So kann auch
dem Mitteltonlautsprecher ein entsprechendes Hochpassfilter zur
Filterung der Frequenzen des mittleren Frequenzbereiches vorgeschaltet
werden. Die jeweiligen Lautsprecher wandeln das Audiosignal, welches in
Form eines elektrischen Signals dem Lautsprechereingang vorliegt,
in eine Schallwelle um. Die Schallwellen, welche in Abhängigkeit
der Frequenz aus dem jeweiligen Lautsprecher austreten, erzeugen
in einem luftgefüllten Medium ein räumliches Klangbild.
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Für
ein Lautsprechersystem, welches als 2-Wege-System ausgebildet ist,
wird das Audiosignal entsprechend in zwei aufeinander folgende Frequenzbänder,
in ein unteres Frequenzband, beispielsweise ein Frequenzbereich
von 20 Hz bis 200 Hz und in ein oberes Frequenzband, beispielsweise ein
Frequenzbereich von 200 Hz bis 17 kHz, eingeteilt. Frequenzen des
unteren Frequenzbereiches werden von einem Tieftonlautsprecher und
Frequenzen des oberen Frequenzbandes von einem Mitteltonlautsprecher
in Form von Schallwellen wiedergegeben.
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Im
Allgemeinen werden zur stereophonen Beschallung in einem Fahrzeug
die Lautsprecher eines ersten Audiokanals und eines zweiten Audiokanal
auf der vorderen linken und vorderen rechten Fahrzeugseite, beispielsweise
im Armaturenbrett und/oder in den Türen integriert. Entsprechend
sind die Lautsprecher für einen dritten Audiokanal und
einen vierten Audiokanal auf der hinteren rechten und hinteren linken
Fahrzeugseite integriert.
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Aus
der
DE 41 21 408 A1 ist
eine Anordnung zur Erzeugung von Basstönen, also Schallwellen
mit Frequenzen des unteren Frequenzbereiches bekannt, in welcher
der Tieftonlautsprecher in einer Armlehne des Fahrzeuges integriert
ist. Der Tieftonlautsprecher ist dabei gemäß einem
Doppelkammerprinzip völlig von einem Lautsprechergehäuse
umgeben. Durch entsprechende Konstruktionen eines Lautsprechergehäuses
des Tieftonlautsprechers, wie beispielsweise einem integrierten Baßreflexkanal, werden
die hohen Frequenzen der Schallwellen im Lautsprechergehäuse
gedämpft. Die austretenden Schallwellen weisen ausschließlich
Frequenzen des unteren Frequenzbereiches des Audiosignals auf. Dadurch
wird eine akustische Filterwirkung ohne ein dem Tieftonlautsprecher
vorgeschaltetes Tiefpassfilter erreicht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine einfache Anordnung eines
Lautsprechersystems in Fahrzeugen anzugeben, bei der räumliche Klangbilder
auf Basis eines Audiosignals erzeugbar sind. Des Weiteren ist ein
Fahrzeug mit mehreren verbesserten Lautsprechervorrichtungen anzugeben.
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Die
Aufgabe wird betreffend der Lautsprechervorrichtung erfindungsgemäß durch
die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich des
Fahrzeuges wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst
durch die Merkmale des Anspruchs 12.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine
Lautsprechervorrichtung in einem Fahrzeug umfasst üblicherweise
eine Anzahl von Lautsprechern. Erfindungsgemäß ist
hierzu ein Lautsprecher in einem Rohbau-Karosserieelement des Fahrzeuges
angeordnet. Zur Erzeugung eines räumlichen Klangbildes
gibt der Lautsprecher das Audiosignal in Form von Schallwellen wieder,
wobei die Frequenzen der Schallwellen dem Frequenzbereich des an
dem Lautsprecher eingangsseitig anliegenden Audiosignals entsprechen.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Einbauposition
des Lautsprechers in einem Rohbau-Karosserieelement des Fahrzeuges
werden Schallwellen mit höheren Frequenzen, beispielsweise
Frequenzen ab 200 Hz, durch die Einbauposition des Lautsprechers
gedämpft. Damit gelangen die vom Lautsprecher austretenden
Schallwellen mit höheren Frequenzen, welche das räumliche
Klangbild stören oder verzerren, nicht in eine Hörposition
eines Fahrzeuginsassen.
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Vorteilhafterweise
weisen die Lautsprecher oder zumindest ein Teil der Lautsprecher
jeweils ein unterschiedliches Frequenzverhalten auf. Durch Unterschiede
in der Wellenlänge verschiedener Frequenzbereiche ergeben
sich Laufzeitunterschiede zwischen den Reflexionen der verschiedenen
Schallwellenfrequenzen. Beispielsweise haben niedrige Frequenzen
eine größere Wellenlänge als hohe Frequenzen.
Die Laufzeitunterschiede führen bei Austreten der verschiedenen
Schallwellenfrequenzen aus einem Lautsprecher zu einem verzerrten
räumlichen Klangbild. Die Lautsprecher mit unterschiedlichen
Frequenzverhalten können daher in Abhängigkeit
ihres Frequenzverhaltens derart im Fahrzeuginnenraum positioniert
werden, dass die Reflexionen der aus den Lautsprechern austretenden
Schallwellen an der Architektur des Fahrzeuginnenraumes und das
daraus resultierende Reflexionsmuster ein gleichmäßiges,
räumliches Klangbild erzeugen.
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Bevorzugt
sind in einer möglichen Ausführungsform drei Lautsprecher
in Art eines sogenannten 2-Wege-Systems vorgesehen, von denen ein
erster Lautsprecher als Tieftonlautsprecher, ein zweiter Lautsprecher
als Mitteltonlautsprecher und ein dritter Lautsprecher als Hochtonlautsprecher
ausgebildet ist. Der Tieftonlautsprecher ist zur Erzeugung von Schallwellen
mit Frequenzen eines unteren Frequenzbereiches, beispielsweise im
Bereich von 20 Hz bis 200 Hz, ausgebildet. Der Mitteltonlautsprecher gibt
Schallwellen mit Frequenzen eines mittleren Frequenzbereiches, beispielsweise
im Bereich von 200 Hz bis 3 kHz wieder. Der Hochtonlautsprecher
gibt entsprechend Schallwellen mit Frequenzen eines hohen Frequenzbereiches,
beispielsweise im Bereich von 3 kHz bis 20 kHz wieder. Damit wird
ein gleichzeitiges Austreten von Schallwellen unterschiedlicher Frequenzen
durch eine entsprechende Anordnung der jeweilige Lautsprecher ohne
Laufzeitunterschiede der austretenden Schallwellen erzielt.
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In
einer möglichen alternativen Ausführungsform sind
zwei Lautsprecher in Art eines sogenannten 2-Wege-Systems vorgesehen,
von denen ein erster Lautsprecher als Tieftonlautsprecher und ein zweiter
Lautsprecher als Mitteltonlautsprecher ausgebildet ist. Der Tieftonlautsprecher
ist zur Erzeugung von Schallwellen mit Frequenzen eines unteren Frequenzbereiches,
beispielsweise im Bereich von 20 Hz bis 200 Hz, ausgebildet. Der
Mitteltonlautsprecher gibt Schallwellen mit Frequenzen eines mittleren
und hohen Frequenzbereiches, beispielsweise ein Bereich im 200 Hz
bis 17 kHz wieder. Auf diese Weise ist die Erzeugung eines optimalen,
räumlichen Klangbildes kostengünstig möglich
und der Einbau der Lautsprecher in ein Fahrzeug einfach realisierbar.
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Besonders
bevorzugt ist der im Rohbau-Karosserieelement angeordnete Lautsprecher
ein Tieftonlautsprecher. Treten Schallwellen mit höheren Frequenzen,
beispielsweise Frequenzen ab 200 Hz aus dem Tieftonlautsprecher,
ermöglicht die Einbauposition des Tieftonlautsprechers
in das Rohbau-Karosserieelement eine natürliche Dämpfung
der hohen Frequenzen durch eine an das Rohbau-Karosserieelement
angeordnete Verkleidung. Diese natürliche Dämpfung
der hohen Frequenzen kann vorteilhafterweise zur Erzeugung von Schallwellen
mit Frequenzen des unteren Frequenzbereiches genutzt werden.
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Vorteilhafterweise
ist das Rohbau-Karosserieelement ein Bodenelement, beispielsweise
im Fußraum des Fahrzeuges. Damit ist eine Führung der
Schallaustrittsöffnung des Tieftonlautsprechers in den
Fahrzeuginnenraum in einfacher Weise möglich. Weiterhin
dämpfen die vom Bodenelement zur Hörposition eines
Fahrzeuginsassen verlaufenden Fahrzeugarchitekturen, wie beispielsweise
das Armaturenbrett, in vorteilhafter Weise Schallwellen mit hohen
Frequenzen.
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Das
an die Audiokanäle übertragene Audiosignal ist
vorzugsweise ein breitbandiges Signal ist, wobei das Audiosignal
in aufeinander folgende Frequenzbereiche einteilbar ist. Das Audiosignal
weist im Allgemeinen einen für den Menschen hörbaren Frequenzbereich
von beispielsweise 20 Hz bis 20 kHz auf. Für eine Lautsprechervorrichtung,
in welcher an einem Audiokanal ein Tieftonlautsprecher, Mitteltonlautsprecher
und Hochtonlautsprecher angeordnet ist, wird das Audiosignal vorteilhafterweise in
drei aufeinander folgende Frequenzbänder unterteilt. Ein
Frequenzband ist dabei durch eine niedrigste Frequenz und eine höchste
Frequenz festgelegt. Ein erstes Frequenzband liegt dabei in einem
unteren Frequenzbereich des Audiosignals, beispielsweise in einem
Bereich von 20 Hz bis 200 Hz. Ein zweites Frequenzband liegt in
einem mittleren Frequenzbereich des Audiosignals, beispielsweise
in einem Bereich von 200 Hz bis 3 kHz. Ein drittes Frequenzband
liegt im oberen Frequenzbereich des Audiosignals, beispielsweise
in einem Bereich von 3 kHz bis 20 kHz. Für eine Lautsprechervorrichtung,
in welcher an einem Audiokanal ein Tieftonlautsprecher und ein Mitteltonlautsprecher
angeordnet sind, wird das Audiosignal entsprechend in zwei aufeinander
folgende Frequenzbänder unterteilt. Das erste Frequenzband liegt
hier in einem unteren Frequenzbereich, beispielsweise in einem Bereich
von 20 Hz bis 200 Hz. Das zweite Frequenzband liegt in einem mittleren und
hohen Frequenzbereich, beispielsweise in einem Bereich von 200 Hz
bis 17 kHz. Für ein optimales, räumliches Klangbild
ist eine entsprechende Anordnung von Lautsprechern notwendig, welche
Schallwellen jeweils verschiedener Frequenzbänder in jeweils
verschiedene Richtungen wiedergeben. Damit kann das räumliche
Klangbild durch eine optimale Zusammenführung verschiedener
Schallwellenfrequenzen in einem luftgefüllten Medium erzeugt
werden.
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Bevorzugt
ist der Tieftonlautsprecher eingangsseitig filterlos ausgebildet.
Der Tieftonlautsprecher gibt Schallwellen mit einem vollständigen
Frequenzbereich des breitbandigen Audiosignals, beispielsweise von
20 Hz bis 20 kHz, wieder. Aufgrund der Dämpfung der Schallwellen
mit höheren Frequenzen durch die Einbauposition des Tieftonlautsprechers
im Bodenelement des Fahrzeuges ist kein zusätzliches Filter, insbesondere
ein Tiefpassfilter zur Begrenzung des Audiosignals in das erste
Frequenzband notwendig. Damit ist zum Einem eine Kosten sparende
Lautsprechervorrichtung möglich und zum Anderem wird ein
annähernd naturgleiches, räumliches Klangbild
erzeugt, da die Frequenzübergange durch die natürliche
Dämpfung von hohen und mittleren Schallwellenfrequenzen
aus dem Tieftonlautsprecher nicht sprunghaft, wie dies beim vorgeschalteten
Tiefpassfilter der Fall ist, sondern gleichmäßig
erfolgen.
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Zur
Steuerung des Frequenzverhaltens des Hochtonlautsprechers und des
Mitteltonlautsprechers ist diesen jeweils ein Filter mit steuerbarem Frequenzgang
als Hochpassfilter eingangsseitig vorgeschaltet. Beispielsweise
umfasst der Hochpassfilter einen Kondensator, welcher nur Frequenzen
des hohen Frequenzbereiches durchlässt und Frequenzen des
unteren Frequenzbereiches sperrt. Durch eine geeignete Dimensionierung
des Hochpassfilters kann ein bestimmter Bereich des hohen Frequenzbereiches
bestimmt werden, welcher für das Filter durchlässig
ist. Die Dimensionierung des Hochpassfilters kann beispielsweise
durch eine Kombination zweier Kondensatoren erfolgen. Daher ist
dem Mitteltonlautsprecher ein entsprechendes Hochpassfilter eingangsseitig
vorgeschaltet, welches die Frequenzen des mittleren Frequenzbereiches
durchlässt. Somit ist in einfacher Weise die Steuerung
des Frequenzgangs des Audiosignals und der daraus resultierenden
Erzeugung von verschiedenen Schallwellenfrequenzen in unterschiedliche
Richtungen möglich, wodurch ein naturgleiches, räumliches
Klangbild erzeugbar ist.
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Bevorzugt
sind der Tieftonlautsprecher, der Mitteltonlautsprecher und der
Hochtonlautsprecher jeweils mit einer zum Fahrzeuginnenraum gerichteten
Schallaustrittsöffnung im Fahrzeug angeordnet. Die Schallwellen
werden durch die Schallaustrittsöffnung in den Fahrzeuginnenraum,
also in einen Hörraum des Fahrzeuginsassen abgestrahlt
und erzeugen ein räumliches Klangbild.
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Weiterhin
umfasst die Anordnung eines Lautsprechersystems eine Steuereinheit
mit einer Anzahl von Audiokanälen zur Übertragung
des Audiosignals an die jeweiligen Lautsprecher. Bevorzugt überträgt die
Steuereinheit das Audiosignal identisch an die Audiokanäle.
Ferner ist die Steuereinheit als eine Bedieneinheit zur Einstellung
und Übertragung von Wiedergabeparametern ausgebildet. Die
Steuereinheit ermöglicht ein räumliches Klangbild
nach Berücksichtigung individueller Hörgewohnheiten
eines Fahrzeuginsassen zu erzeugen.
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Ein
Fahrzeug mit mehreren Lautsprechervorrichtungen besteht üblicherweise
aus einer Anzahl von Lautsprechern. Erfindungsgemäß sind
die Lautsprechervorrichtungen im Fahrzeuginnenraum F verteilt angeordnet,
wobei zumindest ein Lautsprecher der jeweiligen Lautsprechervorrichtung
in einem Rohbau-Karosserieelement angeordnet ist. So sind beispielsweise
jeweils eine Lautsprechervorrichtung auf der vorderen linken und/oder
vorderen rechten Seite des Fahrzeuginnenraumes angeordnet und/oder
jeweils eine Lautsprechervorrichtung auf der vorderen rechten und/oder
vorderen hinteren Seite des Fahrzeuginnenraumes angeordnet. Aufgrund
der erfindungsgemäßen Einbauposition des Lautsprechers
in einem Rohbau-Karosserieelement des Fahrzeuges werden Schallwellen
mit höheren Frequenzen, beispielsweise Frequenzen ab 200
Hz, durch die Einbauposition des Lautsprechers gedämpft.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 schematisch
eine Schnittdarstellung einer Seitenansicht eines vorderen Fahrzeuginnenraumes,
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2A ein
Ersatzschaltbild eines 3-Wege-Systems in einer ersten Alternative,
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2B ein
Ersatzschaltbild eines 3-Wege-Systems in einer zweiten Alternative,
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3A eine
Diagrammdarstellung eines Frequenzverlaufes gemäß dem
Ersatzschaltbild nach 2A und
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3B eine
Diagrammdarstellung eines Frequenzverlaufes gemäß dem
Ersatzschaltbild nach 3A.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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1 zeigt
schematisch eine Schnittdarstellung einer Seitenansicht eines vorderen
Fahrzeuginnenraumes F mit einer Lautsprechervorrichtung, bei welcher
drei Lautsprecher, ein Tieftonlautsprecher 1.1, Mitteltonlautsprecher 1.2 und Hochtonlautsprecher 1.3 in
Art eines so genannten 3-Wege-Systems im vorderen Fahrzeuginnenraum
F angeordnet sind.
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Der
vordere Fahrzeuginnenraum F weist einen Fahrzeugsitz 2,
eine Fahrzeugtür 3 sowie ein an einer Steuersäule
getragenes Lenkrad 4 auf. Weiterhin sind ein Bodenelement 5 im
Fußraum des Fahrzeuges, eine im Fußraum angeordnete
Verkleidungseinrichtung 5.1 sowie ein von der Steuersäule
ausgehendes Steuerelement 6, beispielsweise ein Pedal, im
Fahrzeuginnenraum F angeordnet.
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Das
Bodenelement 5 im Fußraum des Fahrzeuges ist ein
Rohbau-Karosserieelement, z. B. eine Konsole, Armaturenkonsole,
und weist eine Verkleidungseinrichtung 5.1 auf.
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Die
Verkleidungseinrichtung 5.1 ist beispielsweise als eine
von der Steuersäule ausgehende, schräg in Richtung
des Fußraumes verlaufende Fläche ausgebildet.
Die Fläche der Verkleidungseinrichtung 5.1 erstreckt
sich dabei in nicht näher dargestellter Art und Weise in
y-Richtung des Fahrzeuginnenraumes F und verdeckt das Bodenelement 5 vollständig.
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In
einer möglichen Ausführungsform ist die Verkleidungseinrichtung 5.1 aus
Metall ausgebildet, so dass diese beispielsweise durch Verschweißung an
einem der Rohbau-Karosserieelemente im Fußraum des Fahrzeuges
befestigt ist.
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Alternativ
dazu kann die Verkleidungseinrichtung 5.1 aus Kunststoff
gebildet sein und ist mit einem der Rohbau-Karosserieelemente im
Fußraum des Fahrzeuges verklebt.
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Zusätzlich
kann die Verkleidungseinrichtung 5.1 ein Teppichelement
umfassen, welches die Verkleidungseinrichtung 5.1 zumindest
teilweise bedeckt. Das Teppichelement unterstützt dabei
die Dämpfung hoher und mittlerer Schallfrequenzen, welche
durch die Verkleidungseinrichtung 5.1 hindurch treten.
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In
Richtung eines Fahrzeugaußenraumes ist hinter der Verkleidungseinrichtung 5.1 im
Fußraum des Fahrzeuges, insbesondere hinter einem Pedalbereich,
der Tieftonlautsprecher 1.1 angeordnet und am Bodenelement 5 befestigt.
Insbesondere ist der Tieftonlautsprecher 1.1 derart im
Bodenelement 5 integriert, dass die aus dem Tieftonlautsprecher 1.1 austretenden
Schallwellen mit hohen und mittleren Frequenzen durch die Verkleidungseinrichtung 5.1 natürlich
gedämpft werden.
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Der
Tieftonlautsprecher 1.1 ist dabei in einem definierten
Abstand zur Verkleidungseinrichtung 5.1 derart angeordnet,
dass eine optimale Schallausbreitung in den Fahrzeuginnenraum F
möglich ist. Eine Schallaustrittsöffnung des Tieftonlautsprechers 1.1 ist
in Richtung des Fahrzeuginnenraumes F gerichtet. Die von dem Tieftonlautsprecher 1.1 austretenden
Schallwellen – angedeutet durch einen Pfeil 7 – treten
durch die Verkleidungseinrichtung 5.1 hindurch in den Fahrzeuginnenraum
F ein. Auf diese Weise sind die von dem Tieftonlautsprecher 1.1 austretenden
Schallwellen von einem Fahrzeuginsassen wahrnehmbar. Der Tieftonlautsprecher 1.1 wird
in der Lautsprechervorrichtung zur Erzeugung von Schallwellen mit
Frequenzen des unteren Frequenzbereiches, beispielsweise im Bereich
von 20 Hz bis 200 Hz, eingesetzt. Durch die Einbauposition des Tieftonlautsprechers 1.1 im
Fußraum des Fahrzeuges benötigt der Tieftonlautsprecher 1.1 kein
Filter, wie beispielsweise ein Tiefpassfilter, was die Kosten zur Herstellung
der Lautsprechervorrichtung senkt.
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Der
Tieftonlautsprecher 1.1 gibt Schallwellen mit dem vollständigen
Frequenzbereich des Audiosignals, z. B. im Bereich von 20 Hz bis
20 kHz, wieder. Schallwellen mit Frequenzen des mittleren Frequenzbereiches,
z. B. 200 Hz bis 3 kHz und des hohen Frequenzbereiches, z. B. 3
kHz bis 20 kHz, werden durch die Verkleidungseinrichtung 5 und
durch das Teppichelement gedämpft. Weiterhin dämpfen die
vom Fußraum zur Hörposition eines Fahrzeuginsassen
verlaufenden Fahrzeugarchitekturen, wie beispielsweise die Steuersäule,
hohe und mittlere Schallwellenfrequenzen. In einer möglichen
Ausgestaltung der Erfindung kann ein weiterer Tieftonlautsprecher
auf einer dem Fußraum in y-Richtung gegenüberliegenden
Seite angeordnet sein.
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In
der in 1 dargestellten Ausführungsform sind
in der Fahrzeugtür 3 ein Mitteltonlautsprecher 1.2 und
ein Hochtonlautsprecher 1.3 axial in z-Richtung des Fahrzeuginnenraumes
F zueinander und somit übereinander angeordnet. Der Mitteltonlautsprecher 1.2 ist
unterhalb des Hochtonlautsprechers 1.3 angeordnet. Der
Mitteltonlautsprecher 1.2 und der Hochtonlautsprecher 1.3 sind
dabei in der Mitte der Fahrzeugtür 3 positioniert,
so dass sich die vom Mitteltonlautsprecher 1.2 und vom
Hochtonlautsprecher 1.3 austretenden Schallwellen optimal
in y-Richtung zum Fahrzeuginnenraum F ausbreiten können.
Auch können die Lautsprecher 1.1 bis 1.3 in einer
nicht näher dargestellten Art und Weise zueinander angeordnet
und ausgerichtet sein.
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In
einer bevorzugten weiteren möglichen Ausführungsform
kann der Hochtonlautsprecher 1.3 in Höhe eines
nicht näher dargestellten Außenspiegels angeordnet
sein. Dabei ist der Außenspiegel insbesondere seitlich
am vorderen Bereich der Fahrzeugtür 3 angeordnet.
Die Schallaustrittsöffnung des Hochtonlautsprechers 1.3 ist
in Richtung des Fahrzeuginnenraumes F gerichtet.
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In
einer möglichen alternativen Ausführungsform kann
die Lautsprechervorrichtung zwei Lautsprecher in Art eines sogenannten
2-Wege-Systems umfassen, von denen ein erster Lautsprecher als Tieftonlautsprecher 1.1 und
ein zweiter Lautsprecher als Mitteltonlautsprecher 1.2 ausgebildet
sind. Der Mitteltonlautsprecher 1.2 übernimmt
dann die Funktion des Hochtonlautsprechers 1.3 und gibt
Schallwellen eines mittleren und hohen Frequenzbereiches ab, beispielsweise
im Bereich von 200 Hz bis 17 kHz.
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In
einer möglichen Weiterbildung der Erfindung können
weitere Mitteltonlautsprecher und/oder weitere Hochtonlautsprecher
im Fahrzeuginnenraum F angeordnet sein. Beispielsweise können
in einer nicht dargestellten weiteren Fahrzeugtür, welche
der im Ausführungsbeispiel gezeigten Fahrzeugtür 3 in y-Richtung
gegenüberliegt, ein weiterer Mitteltonlautsprecher und/oder
ein weiterer Hochtonlautsprecher in einer identischen Konstellation
zueinander angeordnet sein. Weiterhin ist es möglich in
einem nicht dargestellten hinteren Fahrzeuginnenraum weitere Mitteltonlautsprecher
und/oder Hochtonlautsprecher in hier nicht gezeigten weiteren Fahrzeugtüren
zu integrieren.
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2A, 2B zeigen
Ersatzschaltbilder einer Lautsprechervorrichtung in einer ersten
Alternative und in einer zweiten Alternative.
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Dabei
zeigt 2A das Ersatzschaltbild der Lautsprechervorrichtung
in der ersten Alternative mit einem frequenzgefilterten Tieftonlautsprecher 1.1 gemäß dem
Stand der Technik.
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Im
Ersatzschaltbild ist eine Lautsprechervorrichtung in Art des 3-Wege-Systems
dargestellt. Der Tieftonlautsprecher 1.1, der Mitteltonlautsprecher 1.2 und
der Hochtonlautsprecher 1.3 sind parallel zueinander geschaltet.
Das Audiosignal wird in Form eines elektrischen Signals über
die Ausgänge 8 einer nicht näher dargestellten
Steuereinheit an die jeweiligen Lautsprecher 1.1 bis 1.3 mit
seinem vollständigen Frequenzbereich, beispielsweise im
Bereich von 20 Hz bis 20 kHz über nicht näher
dargestellte Audiokanäle übertragen. Dem Hochtonlautsprecher 1.3 ist ein
Hochpassfilter in Form eines ersten Kondensators 9 in Reihe
vorgeschaltet. Weiterhin ist dem Mitteltonlautsprecher 1.2 ein
weiteres Hochpassfilter in Form eines zweiten Kondensators 10 in
Reihe vorgeschaltet. Der Tieftonlautsprecher 1.1 weist
ein Tiefpassfilter in Form einer Spulen-Kondensator-Kombination,
auch Tiefpass zweiter Ordnung genannt, auf. Dazu ist dem Tieftonlautsprecher 1.1 ein
dritter Kondensator 11 parallel vorgeschaltet. Der dritte
Kondensator 11 und der zweite Kondensator 10 sind über eine
Spule 12, welche in Reihe zu den Kondensatoren 10, 11 geschaltet
ist, verbunden. Die Flankensteilheit eines Tiefpasses zweiter Ordnung
beträgt im Allgemeinen 12 dB.
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Optional
kann der Tieftonlautsprecher 1.1 in nicht näher
dargestellter Art und Weise ein Tiefpassfilter in Form einer Spule
aufweisen. Die Spule 12 ist dabei dem Tieftonlautsprecher 1.1 in
Reihe geschaltet und der dritte Kondensator 11 entfällt.
Dieses Tiefpassfilter wird auch Tiefpassfilter erster Ordnung genannt
und besitzt im Üblichen eine Flankensteilheit von 6 dB.
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Das
Audiosignal wird an die Eingänge der Hochpassfilter des
Hochtonlautsprechers 1.3 und des Mitteltonlautsprechers 1.2 und
des Tiefpassfilters des Tieftonlautsprechers 1.1 übertragen.
Das Hochpassfilter des Hochtonlautsprechers 1.3 filtert
die hohen Frequenzanteile, beispielsweise im Bereich von 3 kHz bis
20 kHz des breitbandigen Audiosignals, z. B. mit einem Frequenzbereich
von 20 Hz bis 20 kHz und sperrt die mittleren und die niedrigen
Frequenzanteile. Der Ausgang des Hochpassfilters überträgt das
gefilterte Audiosignal an den Eingang des Hochtonlautsprechers 1.3.
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Das
Tiefpassfilter des Tieftonlautsprechers 1.1 filtert die
niedrigen Frequenzanteile, beispielsweise im Bereich von 20 Hz bis
200 Hz des breitbandigen Audiosignals und sperrt die mittleren und
die hohen Frequenzanteile. Der Ausgang des Tiefpassfilters überträgt
das gefilterte Audiosignal an den Eingang des Tieftonlautsprechers 1.3.
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Die
parallele Verbindung des zweiten Kondensators 10 mit dem
dritten Kondensator 11 über eine in Reihe geschaltete
Spule 12 führt zu einem Bandpassverhalten des
Hochpassfilters des Mitteltonlautsprechers 1.2, in welchem
sowohl die hohen Frequenzen als auch die niedrigen Frequenzen gesperrt
werden. Damit werden nur die mittleren Frequenzanteile, beispielsweise
im Bereich von 200 Hz bis 3 kHz, des breitbandigen Audiosignals
gefiltert. Der Ausgang des Hochpassfilters überträgt
das gefilterte Audiosignal an den Eingang des Mitteltonlautsprechers 1.2.
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Die
von den Hochpassfiltern und dem Tiefpassfilter isolierten Audiosignale
werden dann über den jeweiligen Lautsprecher 1.1 bis 1.3 in
Form von Schallwellen mit den jeweiligen Frequenzen parallel zueinander
in einen Hörraum abgestrahlt. Im luftgefüllten
Hörraum fügen sich die Schallwellen unterschiedlicher
Frequenzbereiche wieder zu einem harmonischen räumlichen
Klangbild zusammen.
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In
einer möglichen weiteren Ausführungsform der Erfindung
umfasst die Lautsprechervorrichtung in Art des 2-Wege-Systems nur
den Tieftonlautsprecher 1.1 und den Mitteltonlautsprecher 1.2.
Das Hochpassfilter des Mitteltonlautsprechers 1.2 filtert entsprechend
die mittleren und hohen Frequenzanteile, beispielsweise im Bereich
von 200 Hz bis 17 kHz.
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2B zeigt
das Ersatzschaltbild einer Lautsprechervorrichtung in der zweiten
Alternative mit einem filterlosen Tieftonlautsprecher 1.1.
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Wie
bereits in der Figurenbeschreibung zu 2A sind
der Tieftonlautsprecher 1.1, Mitteltonlautsprecher 1.2 und
Hochtonlautsprecher 1.3 parallel zueinander geschaltet.
Dem Hochtonlautsprecher 1.3 ist ein Hochpassfilter in Form
des ersten Kondensators 9 in Reihe vorgeschaltet. Weiterhin
ist dem Mitteltonlautsprecher 2 ein weiteres Hochpassfilter
in Form des zweiten Kondensators 10 in Reihe vorgeschaltet.
Der Tieftonlautsprecher 1.1 weist kein Filter auf.
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Das
Hochpassfilter des Mitteltonlautsprechers 1.2 filtert die
mittleren Frequenzanteile des breitbandigen Signals im Ausführungsbeispiel
durch eine geeignete Dimensionierung, z. B. Größe,
des zweiten Kondensators 10.
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Die
von den Hochpassfiltern isolierten Audiosignale werden über
den jeweiligen Lautsprecher in Form von Schallwellen mit unterschiedlichen
Frequenzbereichen parallel zueinander in den Hörraum abgestrahlt.
Der Tieftonlautsprecher 1.1 gibt Schallwellen mit Frequenzen
des vollständigen Frequenzbereiches des breitbandigen Audiosignals
wieder. Die Dämpfung der hohen und mittleren Frequenzanteile
der Schallwellen erfolgt beispielsweise durch die in 1 gezeigte
Verkleidungseinrichtung 5.1. Weiterhin dämpfen
weitere Fahrzeugarchitekturen, wie beispielsweise das Armaturenbrett
hohe und mittlere Schallwellenfrequenzen.
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Aus
dem Tieftonlautsprecher 1.1 austretende, mittlere Schallwellenfrequenzen,
welche durch die Fahrzeugarchitektur nicht vollständig
gedämpft wurden, können bei einer Lautsprecheranordnung gemäß der
Figurenbeschreibung in 1 durch die aus dem Mitteltonlautsprecher 1.2 austretenden, mittleren
Schallwellenfrequenzen gedämpft werden.
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Die
filterlose Ausbildung des Tieftonlautsprechers 1.1 ermöglicht
zum einen eine Kosten sparende Lautsprechervorrichtung. Zum anderen
wird ein naturgleiches, räumliches Klangbild erzeugt, da
die Frequenzübergange durch die natürliche Dämpfung von
hohen Schallwellenfrequenzen aus dem Tieftonlautsprecher 1.1 nicht
sprunghaft, wie dies beim vorgeschalteten Tiefpassfilter der Fall
ist, sondern gleichmäßig erfolgen.
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In
einer möglichen weiteren Ausführungsform der Erfindung
umfasst die erfindungsgemäße Lautsprechervorrichtung
nur den Tieftonlautsprecher 1.1 und den Mitteltonlautsprecher 1.2.
Das Hochpassfilter des Mitteltonlautsprechers 1.2 filtert
dann entsprechend die mittleren und hohen Frequenzanteile, beispielsweise
im Bereich von 200 Hz bis 17 kHz. Auf diese Weise ist die Erzeugung
eines optimalen, räumlichen Klangbildes kostengünstig
möglich und der Einbau der Lautsprecher in den Fahrzeuginnenraum
F einfach realisierbar.
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In
einer nicht näher dargestellten Art und Weise sind die
Lautsprecher 1.1 bis 1.3 als Einzelspulenlautsprecher
ausgebildet. Mit anderen Worten: Die Lautsprecher 1.1 bis 1.3 umfassen
jeweils eine sogenannte Schwingspule zum Erzeugen der Schallwellen.
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In
einer möglichen Weiterbildung der Erfindung sind die Lautsprecher 1.1 bis 1.3 als
Doppelspulenlautsprecher ausgebildet. Mit anderen Worten: Die Die
Lautsprecher 1.1 bis 1.3 umfassen jeweils zwei
Schwingspulen, welche elektrisch unabhängig voneinander
sind.
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In
den 3A, 3B sind jeweils ein Frequenzverlauf
V des Tieftonlautsprechers 1.1 dargestellt, wobei der dargestellte
Frequenzverlauf V die Abhängigkeit eines Schalldrucks p
von der Frequenz f beschreibt. Dabei beschreibt die Abszissenachse den
Wert des Schalldrucks p und die Ordinatenachse den Wert der Frequenz
f. Der Schalldruck p ist eine physikalische Größe,
welcher die Ausbreitung des Schalls in einem Medium, insbesondere
einem luftgefüllten Medium, mit einer Einheit Dezibel,
kurz dB, beschreibt. Die Frequenz f ist mit einer Einheit Hertz, kurz
Hz, versehen.
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Dabei
zeigt 3A den Frequenzverlauf V des
Tieftonlautsprechers 1.1 nach dem Stand der Technik mit
einem Tiefpassfilter, welches eine Flankensteilheit von 12 dezibel
pro Oktave, kurz dB/Okt, aufweist. Die Flankensteilheit steuert
den Frequenzgang des Filters und ist im Allgemeinen mit dB/Okt angegeben.
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Der
Frequenzverlauf V weist einen linearen Anstieg von einer Frequenz
f gleich Null bis zu einer ersten Grenzfrequenz f1 des Tiefpassfilters,
beispielsweise 20 Hz, auf. Dabei steigt der Wert des Schalldruckes
p proportional mit steigender Frequenz f an. Im Bereich der ersten
Grenzfrequenz f1 geht der Frequenzverlauf V in Sättigung.
Der Sättigungsbereich S des Frequenzverlaufes V steht für die
von dem Tiefpassfilter durchlässigen Frequenzen f und ist
durch einen gleich bleibenden Schalldruckwert p gekennzeichnet.
Erreicht der Frequenzverlauf V eine zweite Grenzfrequenz f2, beispielsweise
200 Hz, fällt der Frequenzverlauf V exponentiell. Dabei sinkt
der Wert des Schalldruckes p exponentiell mit steigender Frequenz
f. Zu erkennen ist hier ein deutlich sprunghafter Frequenzübergang
von Frequenzen f des unteren Frequenzbereiches in den mittleren Frequenzbereich.
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3B zeigt
den Frequenzverlauf V des filterlosen Tieftonlautsprechers 1.1 der
erfindungsgemäßen Lautsprechervorrichtung.
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Der
Frequenzverlauf V weist einen linearen Anstieg von einer Frequenz
f gleich Null bis zu einer Frequenz f, welche in 3A die
erste Grenzfrequenz f1 darstellt, auf. Anschließend steigt
der Frequenzverlauf V bis zu einer bestimmten Frequenz f, welche
durch einen Maximum max des Frequenzverlaufes V gekennzeichnet ist.
Am Maximum max des Frequenzverlaufes V besitzt der Schalldruck p
einen maximalen Wert. Steigt die Frequenz f weiter, fällt
der Frequenzverlauf V langsam bis zu einer Frequenz f, welche in 3B die
zweite Grenzfrequenz f2 darstellt und fällt anschließend
gleichmäßig. Dabei geht der Wert des Schalldrucks
p mit steigender Frequenz f gegen Null. Hier ist ein gleichmäßiger
Frequenzübergang von Frequenzen f des unteren Frequenzbereiches
in den mittleren Frequenzbereich zu erkennen. Durch die filterlose
Ausstattung des Tieftonlautsprechers 1.1 gibt dieser Schallwellen
mit Frequenzen f des vollständigen Frequenzbereiches des
Audiosignals wieder. Die daraus resultierenden hohen und mittleren
Schallwellenfrequenzen werden durch die Einbauposition, also beispielsweise
durch die Verkleidungseinrichtung 5.1 natürlich
gedämpft, woraus ein naturgleiches räumliches
Klangbild, ohne sprunghafte Frequenzübergange erzeugbar
ist.
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- 1.1
- Tieftonlautsprecher
- 1.2
- Mitteltonlautsprecher
- 1.3
- Hochtonlautsprecher
- 2
- Fahrzeugsitz
- 3
- Fahrzeugtür
- 4
- Lenkrad
- 5
- Bodenelement
- 5.1
- Verkleidungseinrichtung
- 6
- Steuerelement
- 7
- Schallwellenausbreitung
- 8
- Ausgänge
- 9
- erster
Kondensator
- 10
- zweiter
Kondensator
- 11
- dritter
Kondensator
- 12
- Spule
- F
- Fahrzeuginnenraum
- f
- Frequenz
- f1
- erste
Grenzfrequenz
- f2
- zweite
Grenzfrequenz
- max
- Maximum
- p
- Schalldruck
- S
- Sättigungsbereich
- V
- Frequenzverlauf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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