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Die Erfindung betrifft ein Hausgerät, insbesondere ein Kochfeld, mit einer integrierten Audiowiedergabeeinheit zur Wiedergabe von Ton- und/oder Sprachsignalen.
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In Hausgeräten, insbesondere in Kochfeldern bzw. Kochmulden, werden zur Signal- und Tonerzeugung Summer und/oder Lautsprecher eingesetzt. Dabei werden die akustischen Schwingungen typischerweise innerhalb eines geschlossenen Gehäuses eines Hausgeräts erzeugt und dabei auf dem Weg aus dem Inneren des Gehäuses in die Umgebung des Hausgeräts durch das Gehäusematerial gedämpft, wodurch die Güte der von außen hörbaren Audiosignale beeinträchtigt wird.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, die Güte der von einem Hausgerät, insbesondere von einem Kochfeld, ausgegebenen Audiosignale zu erhöhen, ohne dabei die mechanische Struktur des Hausgeräts zu beeinträchtigen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen definiert, in nachfolgender Beschreibung beschrieben oder in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Hausgerät, insbesondere ein Haushaltsgerät, beschrieben. Das Hausgerät kann ausgebildet sein, um in einer Küche verwendet zu werden, z.B. um ein Nahrungsmittel aufzubewahren oder um ein Nahrungsmittel zu verarbeiten. Beispielhafte Hausgeräte für eine Küche sind ein Kühlschrank, eine Gefriertruhe, ein Ofen oder ein Kochfeld. Weitere beispielhafte Hausgeräte sind eine Waschmaschine, eine Spülmaschine oder ein Wäschetrockner. Insbesondere kann es sich bei dem Hausgerät um sogenannte „weiße Ware“ handeln.
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Das Hausgerät umfasst eine erste Gehäusewand, die einen Innenraum des Hausgeräts von dem Umfeld des Hausgeräts trennt. Typischerweise weist ein Hausgerät ein oder mehrere relativ großflächige Gehäusewände auf, die häufig eine relativ hohe Steifigkeit aufweisen, um eine stabile Struktur für das Hausgerät bereitzustellen. Bei der ersten Gehäusewand kann es sich um eine Gehäusewand handeln, die im Betrieb des Hausgeräts einem Nutzer des Hausgeräts zugewandt ist. Bei einem Kühlschrank kann dies z.B. die Fronttür des Kühlschranks sein. Bei einer Spülmaschine, einer Waschmaschine oder einem Wäschetrockner können dies die Frontwände des jeweiligen Hausgeräts sein.
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In einem bevorzugten Beispiel handelt es sich bei dem Hausgerät um ein Kochfeld. In diesem Fall kann die erste Gehäusewand durch die Kochfläche, insbesondere durch die Ceranfläche bzw. durch das Ceranfeld, gebildet werden. Die Kochfläche ist typischerweise relativ großflächig (z.B. im Bereich von 0,5-1 m2, etwa 60cmx60cm oder 90cmx60cm). Des Weiteren weist eine Kochfläche typischerweise eine relativ hohe Steifigkeit auf. Die Kochfläche eines Kochfelds eignet sich daher besonders gut für das Erzeugen von Audiosignalen.
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Des Weiteren umfasst das Hausgerät einen, an der dem Innenraum zugewandten Innenseite der ersten Gehäusewand angeordneten, Körperschallwandler (auch als Exciter bezeichnet). Dabei kann der Körperschallwandler direkt oder indirekt mit der ersten Gehäusewand verbunden sein, so dass Schwingungen des Körperschallwandlers auf die erste Gehäusewand übertragen werden können.
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Außerdem umfasst das Hausgerät eine Steuereinheit (insbesondere mit einem Treiber für den Körperschallwandler), die eingerichtet ist, den Körperschallwandler anzusteuern, so dass die erste Gehäusewand derart von dem Körperschallwandler (zu Schwingungen) angeregt wird, dass durch die erste Gehäusewand ein Audiosignal erzeugt wird. Dabei ist die Steuereinheit bevorzugt eingerichtet, den Körperschallwandler derart anzusteuern, dass Audiosignale erzeugt werden, die wesentliche spektrale Anteile (z.B. 50% oder mehr der spektralen Energie) bei 50Hz, 100Hz, 200Hz und/oder mehr aufweisen.
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Es wird somit ein Hausgerät beschrieben, bei dem zumindest eine Gehäusewand dazu verwendet wird, Audiosignale und/oder akustische Signale zu erzeugen. Die Gehäusewand des Hausgeräts wird dabei als Membran eines Lautsprechers verwendet, wobei die Membran durch einen Körperschallwandler in Schwingungen versetzt wird. So können in effizienter Weise qualitativ hochwertige Audiosignale (z.B. Warnsignale, Timersignale, Tonsignale und/oder Sprachsignale) erzeugt werden. Des Weiteren sind durch den Verbau eines Körperschallwandlers und durch die Verwendung einer Gehäusewand als Membran zur Tonerzeugung keine (wesentlichen) strukturellen Veränderungen des Gehäuses des Hausgeräts erforderlich, so dass Anforderungen an die mechanische Stabilität und/oder die Dichtheit weiterhin in zuverlässiger Weise erfüllt werden können.
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Das Hausgerät kann ein Koppelelement umfassen, das eine Grundplatte aufweist. Der Körperschallwandler kann, insbesondere über eine Klebeschicht, fest mit der Grundplatte verbunden sein. Beispielsweise können das Koppelelement und der Körperschallwandler in effizienter Weise als gemeinsames Bauteil bereitgestellt werden, das in einem Hausgerät verbaut wird.
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Des Weiteren kann die Grundplatte des Koppelelements fest, z.B. über eine Klebeschicht, mit der Innenseite der ersten Gehäusewand verbunden sein. Durch die Bereitstellung eines Koppelements kann ein Körperschallwandler in zuverlässiger und effizienter Weise in einem Hausgerät verbaut werden.
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Die Grundplatte des Koppelements kann an der dem Körperschallwandler zugewandten Seite ein Positionierungsprofil bzw. eine Positionierungsstruktur aufweisen, das bzw. die mit der Form des Körperschallwandlers zusammenspielt, um eine definierte, insbesondere eine eindeutige, Positionierung des Körperschallwandlers an der Grundplatte zu ermöglichen. So kann in effizienter Weise die Güte des Verbaus eines Körperschallwandlers in einem Hausgerät erhöht werden.
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Das Koppelelement kann zumindest eine Seitenwand aufweisen, die sich von der Grundplatte weg in den Innenraum des Hausgeräts erstreckt, und die eingerichtet ist, den Körperschallwandler von zumindest einer anderen Komponente des Hausgeräts abzuschirmen. Dabei kann die Seitenwand ausgebildet sein, den Körperschallwandler thermisch von zumindest einer anderen Komponente (z.B. von einer Kochzone) des Hausgeräts (z.B. des Kochfelds) zu isolieren. Die Seitenwand kann somit thermisch isolierend sein. Zu diesem Zweck kann die Seitenwand mehrwandig ausgebildet sein (z.B. mit thermisch isolierenden Zwischenräumen). Durch die Bereitstellung eines Koppelelements mit einer schützenden Seitenwand kann in effizienter Weise die Lebensdauer eines in einem Hausgerät verbauten Körperschallwandlers erhöht werden.
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Das Hausgerät kann eine zweite Gehäusewand aufweisen, insbesondere eine zweite Gehäusewand, die im Wesentlichen parallel zu der ersten Gehäusewand angeordnet ist, und/oder die den Innenraum des Hausgeräts von einer der ersten Gehäusewand gegenüberliegenden Seite her begrenzt. Beispielsweise kann es sich bei der zweiten Gehäusewand um die Rückwand eines Kochfelds handeln.
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Die Seitenwand kann sich bis zu der zweiten Gehäusewand hin erstrecken, so dass sich ein von dem Koppelelement und der zweiten Gehäusewand umschlossener Raum ergibt, in dem der Körperschallwandler angeordnet ist. So kann ein besonders zuverlässiger Schutz des Körperschallwandlers bereitgestellt werden.
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Insbesondere kann die Seitenwand des Koppelelements die zweite Gehäusewand über eine elastische Dichtung berühren. Die elastische Dichtung kann dabei derart gegen die zweite Gehäusewand gedrückt werden, dass das Koppelelement von der zweiten Gehäusewand gegen die Innenseite der ersten Gehäusewand gedrückt wird. So kann die Güte der Schwingungsübertragung zwischen Körperschallwandler und der ersten Gehäusewand erhöht werden.
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Das Hausgerät kann (Steuer-) Leitungen (zur Ansteuerung des Körperschallwandlers) umfassen, die zwischen der elastischen Dichtung und der zweiten Gehäusewand von der Steuereinheit zu dem Körperschallwandler verlaufen. Die Verwendung einer Dichtung ermöglicht somit eine effiziente Ansteuerung des Körperschallwandlers.
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Die zweite Gehäusewand kann in dem Bereich des umschlossenen Raums für den Körperschallwandler ein oder mehrere Lüftungsöffnungen aufweisen. So kann die thermische Belastung des Körperschallwandlers reduziert und damit die Lebensdauer des Körperschallwandlers erhöht werden.
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Es ist zu beachten, dass jegliche Aspekte des in diesem Dokument beschriebenen Hausgeräts, insbesondere des beschriebenen Kochfelds, in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden können. Insbesondere können die Merkmale der Patentansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1a und 1b ein beispielhaftes Kochfeld;
- 2 einen beispielhaften Körperschallwandler für ein Kochfeld; und
- 3 beispielhafte Komponenten eines Körperschallwandlers.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten Erzeugung von Audiosignalen in einem Hausgerät, insbesondere in einem Kochfeld. Die folgenden Aspekte werden für ein Kochfeld als Beispiel für ein Hausgerät beschrieben. Die beschriebenen Aspekte sind allgemein auf Hausgeräte anwendbar.
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1 zeigt ein beispielhaftes Kochfeld 100 mit einer Kochfläche 102, die z.B. aus Glas und/oder aus Glaskeramik besteht. Die Kochfläche 102 weist z.B. eine Fläche von ca. 1 Quadratmeter und eine Dicke von 0,3-0,6cm (z.B. 0,4cm) auf. Innerhalb der Kochfläche 102 können unterschiedliche Kochzonen 101 bereitgestellt werden, wobei in den Kochzonen 101 typischerweise jeweils ein oder mehrere (induktive oder thermische) Heizelemente angeordnet sind. Die Heizelemente können über eine Bedieneinheit 104 von einem Nutzer gesteuert werden.
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Die Kochfläche 102 ist typischerweise auf bzw. in einer Arbeitsplatte 103 angeordnet. Insbesondere kann die Arbeitsplatte 103 eine Aussparung für das Kochfeld 100 aufweisen. Die elektrischen Komponenten (wie z.B. die Heizelemente) des Kochfelds 100 können dann in die Aussparung eingeführt werden. Andererseits ist die Kochfläche 102 typischerweise größer als die Aussparung (z.B. um ca. 1-2 cm an jeder Kante), so dass die Kochfläche 102 im eingebauten Zustand auf der Arbeitsplatte 103 aufliegt. Zwischen der Kochfläche 102 und der Arbeitsfläche 103 kann dann eine umlaufende Dichtung angeordnet werden, um zu verhindern, dass Schmutz und/oder Flüssigkeit von der Arbeitsfläche 103 zu der Aussparung der Arbeitsfläche 103 gelangt.
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1b zeigt einen Schnitt durch ein Kochfeld 100. Insbesondere zeigt 1b eine der Kochfläche 102 gegenüberliegende Gehäusewand bzw. Rückwand 105, die zusammen mit der Kochfläche 102 ein Gehäuse des Kochfelds 100 bildet. Die Rückwand 105 kann z.B. aus Metall hergestellt sein.
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Innerhalb des Gehäuses des Kochfelds 100 kann ein Lautsprecher oder ein Summer angeordnet sein, um Audiosignale, wie z.B. Warntöne, zu erzeugen. Diese Audiosignale werden durch das Gehäuse des Kochfelds 100 gedämpft und weisen daher im Umfeld des Kochfelds 100 typischerweise eine verminderte Güte auf.
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Ein Körperschallwandler überträgt die von dem Körperschallwandler erzeugten Schwingungen direkt an die Struktur, an der der Körperschallwandler montiert ist. Die Struktur wird durch die Schwingungen des Körperschallwandlers in Schwingung versetzt und kann so als Überträger der Schwingungen an die Umgebung, d.h. als Membran, dienen. So kann mittels eines Körperschallwandlers auch in der Umgebung einer Struktur ein qualitativ hochwertiger akustischer Eindruck erzeugt werden.
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2 zeigt ein Kochfeld 100 mit einem Körperschallwandler 200. Der Körperschallwandler 200 ist innerhalb des Gehäuses des Kochfelds 100 an der Innenseite der Kochfläche 102 des Kochfelds 100 angeordnet. Dabei kann der Körperschallwandler 200 indirekt über ein Koppelelement 201 an die Kochfläche 102 angebunden sein. Der Körperschallwandler 200 kann somit indirekt über das Koppelelement 201 Schwingungen an die Kochfläche 102 übertragen.
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Das Koppelelement 201 kann dosenförmig ausgebildet sein, mit einer Grundfläche 206 und einer (umlaufenden) Seitenwand 202. Der Körperschallwandler 200 kann an der Innenseite der Grundfläche 206 angeordnet sein. Die Außenseite der Grundfläche 206 kann mit der Innenseite der Kochfläche 102 verbunden (z.B. verklebt) sein, so dass Schwingungen von der Grundfläche 206 auf die Kochfläche 102 übertragen werden können.
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Die (umlaufende) Seitenwand 202 kann ausgebildet sein, den von der Seitenwand 202 umschlossenen Innenraum des Koppelelements 201 (in dem der Körperschallwandler 200 angeordnet ist) von der Umgebung des Koppelelements 201 thermisch zu isolieren.
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Die Seitenwand 202 kann über eine elastische Dichtung 203 mit der Rückwand 105 des Kochfelds 100 verbunden sein. Über die Dichtung 203 kann ggf. eine Kraft bewirkt werden, die das Koppelelement 201 gegen die Kochfläche 102 drückt und somit eine zuverlässige mechanische Verbindung zur Schwingungsübertragung zwischen der Grundplatte 201 und der Kochfläche 102 gewährleistet.
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Die Rückwand 105 des Kochfelds 100 kann im Bereich des Koppelelements 201 ein oder mehrere Lüftungsöffnungen 204 aufweisen, um eine Lüftung des Innenraums des Koppelelements 201 und des Körperschallwandlers 200 zu ermöglichen.
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Wie in 2 dargestellt, können, z.B. über die Dichtung 203, Leitungen 205 zur Ansteuerung des Körperschallwandlers 200 von dem Körperschallwandler 200 aus dem Innenraum des Koppelelements 201 zu einer Steuereinheit 210 zur Ansteuerung des Körperschallwandlers 200 geführt werden. Durch Ansteuerung des Körperschallwandlers 200 kann der Körperschallwandler 200 in Schwingungen versetzt werden, die (ggf. indirekt über das Koppelelement 201) auf die Kochfläche 102 übertragen werden. Die Kochfläche 102 wird dann in entsprechende Schwingungen versetzt und dient somit als Membran zur Erzeugung eines akustischen Signals. So können in effizienter Weise qualitativ hochwertige akustische Signale bzw. Audiosignale über das Gehäuse eines Hausgeräts erzeugt werden.
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Es wird somit ein Koppelelement 201 beschrieben, das die Schwingungen eines Körperschallwandlers 200 auf die anschließende Fläche des Koppelelements 206, insbesondere auf die Kochfläche 102, beispielsweise die Ceranglasplatte, eines Kochfelds 100, überträgt. Das Koppelelement 201 umfasst eine Grundplatte 206 zur Montage eines Körperschallwandlers 200. Des Weiteren weist das Koppelelement 201 bevorzugt eine doppelseitige bzw. mehrfache Seitenwandung 202 auf, die auf der Grundplatte 206 aufsitzt oder aus der Grundplatte 206 hervorgeht. Die Wandung 202 kann einen flexiblen Abschluss bzw. eine Dichtung 203 aufweisen, um das Koppelelement 201 an der Rückwand 105 des Gehäuses des Kochfelds 100 abzustützen.
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Das Koppelelement 201 kann auf der Außenseite der Grundplatte 206 mit einer Klebeschicht versehen werden, mit der das Koppelelement 201 an der Anschlussfläche 102 befestigt werden kann. Alternativ oder ergänzend kann das Koppelelement 201 mittels Aufbringen eines flüssigen Klebstoffes an der anschließenden Fläche 102 befestigt werden. Zur Befestigung sind außerdem Elemente geeignet, die einen Form- und Kraftschluss des Koppelelements 201 und der Anschlussfläche 102 ermöglichen.
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Zur Montage des Körperschallwandlers 200 im Koppelelement 201 können ein oder mehrere der o.g. Verfahren zur Befestigung des Koppelelements 201 an der anschließenden Fläche 102 verwendet werden.
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Das Koppelelement 200 kann auf der dem Körperschwallwandler 200 zugewandten Seite der Grundplatte 206 eine Zentrier- oder Positionierstruktur aufweisen, die mit einer entsprechenden Struktur des Körperschallwandlers 200 interagieren kann, um zu gewährleisten, dass der Körperschallwandler 200 an einer definierten Position montiert wird.
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Das Koppelelement 201 und insbesondere die Grundplatte 206 des Koppelelements 201 besitzen bevorzugt eine auf die anschließende Fläche 102 abgestimmte Struktur, so dass Schwingungen des Körperschallwandlers 200 optimal über die Grundplatte 206 auf die anschließende Fläche 102 übertragen werden können.
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Des Weiteren kann der Körperschallwandler 200 durch die Geometrie des Koppelelementes 201 temperaturspezifisch und/oder thermisch von der Umgebung entkoppelt werden. Als Folge daraus wird der Körperschallwandler 200 nicht den ggf. relativ hohen Umgebungstemperaturen im Innenraum eines Hausgeräts ausgesetzt, wodurch die Lebensdauer des Körperschallwandlers 200 erhöht wird.
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Der Körperschallwandler 200 und das Koppelelement 102 können ggf. als modulare Einheit vorgefertigt und zusammen in einem Hausgerät, insbesondere in einem Kochfeld 100, verbaut werden, wodurch der Fertigungsaufwand eines Hausgeräts reduziert werden kann.
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3 zeigt beispielhafte Komponenten eines Körperschallwandlers 200. Der Körperschallwandler 200 weist eine schwingend gelagerte Schwingungsmasse 304 auf, die durch einen Aktor 303 in Schwingung versetzt werden kann. In dem dargestellten Beispiel umfasst der Aktor 303 eine Spule der ein Magnetfeld erzeugt, durch das die (ferromagnetische) Schwingungsmasse 304 in Schwingungen versetzt wird. Die Schwingungen der Schwingungsmasse 304 können über ein Lager 302 zur Lagerung der Schwingungsmasse 304 an eine Basis- bzw. Grundplatte 301 des Körperschallwandlers 200 übertragen werden. Die Basis- bzw. Grundplatte 301 des Körperschallwandlers 200 kann der Grundplatte 206 des Koppelelements 201 entsprechen.
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Die Basis- bzw. Grundplatte 301 des Körperschallwandlers 200 ist fest mit einer Gehäusewand 102 des Gehäuses des Hausgeräts, insbesondere mit der Kochfläche 102 eines Kochfelds 100, verbunden. Die Gehäusewand 102 des Gehäuses dient dann als Membran eines Lautsprechers, wobei die Membran durch den Körperschallwandler 200 angeregt wird.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip des vorgeschlagenen Hausgeräts veranschaulichen sollen.
