DE102019002654A1

DE102019002654A1 - "Außenlautsprecher für Kraftfahrzeuge"

Info

Publication number: DE102019002654A1
Application number: DE102019002654.3A
Authority: DE
Inventors: Philipp Vavron; Dirk Olszewski; Wolfgang Theiss; Markus Barth
Original assignee: Paragon GmbH and Co KGaA
Current assignee: Paragon GmbH and Co KGaA
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2039-04-12
Also published as: DE102019002654B4

Abstract

Ein Außenlautsprecher (1) für Kraftfahrzeuge hat eine Lautsprechereinheit (2) und ein Arbeitsvolumen (3, 4).Um einen Übergang des Außenlautsprechers (1) aus einer gasförmigen Umgebung in eine flüssige Umgebung ohne Qualitätseinbußen des Außenlautsprechers zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass das Arbeitsvolumen (3, 4) des Außenlautsprechers (1) in ein erstes Teilvolumen (3) und ein zweites Teilvolumen (4) unterteilt ist, dass zwischen dem ersten Teilvolumen (3) und dem zweiten Teilvolumen (4) des Arbeitsvolumens eine flüssigkeitsdichte Membran (5) angeordnet ist, dass die Lautsprechereinheit (2) des Außenlautsprechers (1) im ersten Teilvolumen (3) des Arbeitsvolumens (3, 4) angeordnet ist, und dass das zweite Teilvolumen (4) des Arbeitsvolumens (3, 4) mittels zumindest eines Durchlasses (6, 7, 8) mit der Umgebung des Außenlautsprechers (1) in Verbindung steht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Außenlautsprecher für Kraftfahrzeuge, mit einer Lautsprechereinheit und einem Arbeitsvolumen.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Außenlautsprechern für Kraftfahrzeuge, die im Außensound im automotiven Bereich unterhalb der Watttiefe eingesetzt werden, müssen Vorgänge realisierbar gestaltet werden, bei denen der Außenlautsprecher aus einer gasförmigen Umgebung mit höherer Temperatur, z.B. aus dem Medium Luft, in eine flüssige Umgebung mit niedrigerer Temperatur, z.B. in das Medium Wasser verbracht wird. Bei aus dem Stand der Technik bekannten derartigen Außenlautsprechern für Kraftfahrzeuge wird der dann erforderliche Druckausgleich mittels eines Schnorchels reduziert. Alternativ ist es möglich, für den Außenlautsprecher ein reduziertes Arbeitsvolumen vorzusehen, was zu einer eingeschränkten Tieftonwiedergabe führt.
Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Außenlautsprecher für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei dem auf einen Schnorchel oder auf eine Reduzierung des Arbeitsvolumens verzichtet werden kann und der dennoch ohne spürbare Beeinträchtigung seiner Betriebsparameter aus vergleichsweise hochtemperierten gasförmigen Umgebungen in vergleichsweise niedrigtemperierte flüssige Umgebungen verbringbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Arbeitsvolumen des Außenlautsprechers in ein erstes Teilvolumen und ein zweites Teilvolumen unterteilt ist, dass zwischen dem ersten Teilvolumen und dem zweiten Teilvolumen des Arbeitsvolumens eine flüssigkeitsdichte Membran angeordnet ist, dass die Lautsprechereinheit des Außenlautsprechers im ersten Teilvolumen des Arbeitsvolumens angeordnet ist, und dass das zweite Teilvolumen des Arbeitsvolumens mittels zumindest eines Durchlasses mit der Umgebung des Außenlautsprechers in Verbindung steht. Hierbei werden die Betriebsparameter des Außenlautsprechers durch das aus den beiden Teilvolumina gebildete Arbeitsvolumen bestimmt. Das erste Teilvolumen bildet einen nach außen hin geschlossenen Raum, wohingegen das zweite Teilvolumen mittels des zumindest einen Durchlasses an die äußere Umgebung des Außenlautsprechers angeschlossen ist. Wird der Außenlautsprecher aus einer vergleichsweise hochtemperierten gasförmigen Umgebung in eine vergleichsweise niedrigtemperierte flüssige Umgebung verbracht, so wird das zweite Teilvolumen mittels des zumindest einen Durchlasses mit Wasser befüllt. Entsprechend wird aus dem zweiten Teilvolumen Luft verdrängt. Somit ist das Arbeitsvolumen des Außenlautsprechers nunmehr auf das erste Teilvolumen reduziert. Durch das derart auf das erste Teilvolumen verkleinerte Arbeitsvolumen des Außenlautsprechers kann der aus dem Temperaturunterschied resultierende Druckunterschied stärker durch die Membranbewegung ausgeglichen werden. Infolgedessen schützt der vorstehend geschilderte Mechanismus die Membran einschließlich ihrer Aufhängung vor Zerstörung, die ansonsten aus dem auftretenden Druckunterschied zwangsläufig resultieren würde. Dieser Mechanismus ist auch in umgekehrter Weise wirksam, d.h. beim Eintauchen in Wasser höherer Temperatur aus Luft niedrigerer Temperatur; dies kann beispielsweise auftreten, wenn das Fahrzeug in heißes Quellwasser gerät.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Außenlautsprechers weist eine das Arbeitsvolumen des Außenlautsprechers ausbildende Wandung die Durchlässe auf, durch die hindurch Wasser und Luft in das zweite bzw. aus dem zweiten Teilvolumen des Arbeitsvolumens des Außenlautsprechers einströmen bzw. ausströmen können.
Die Durchlässe sind vorteilhaft als Röhrchen ausgebildet, die als akustischer Helmholtz-Resonator fungieren können.
Hierbei ist es zweckmäßig, die Durchlässe bzw. Röhrchen so auszulegen, dass eine System- bzw. Abstimmfrequenz einer Bassreflexbox des Außenlautsprechers unterhalb von 20 Hz liegt.
Die flüssigkeitsdichte Membran des Außenlautsprechers kann eine Folie aufweisen, die insbesondere als elastische Kunststofffolie ausgebildet sein kann.
Zweckmäßigerweise weist die flüssigkeitsdichte Membran einen Folienträger auf, der vorteilhaft als Folienkäfig ausgebildet sein kann und in bzw. an dem die elastische Kunststofffolie anordbar ist.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Außenlautsprechers ist die flüssigkeitsdichte Membran nur an ihrem Außenrand flüssigkeitsdicht mit der das Arbeitsvolumen des Außenlautsprechers ausbildenden Wandung desselben verbunden, vorzugsweise verschweißt.
Um die Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Außenlautsprechers weiter zu erhöhen, kann zwischen dem ersten Teilvolumen und dem zweiten Teilvolumen des Arbeitsvolumens des Au-ßenlautsprechers ein Druckausgleichselement angeordnet werden.
Dieses Druckausgleichselement kann vorteilhaft in der flüssigkeitsdichten Membran ausgebildet sein.
Zweckmäßigerweise ist das Druckausgleichselement als Gore-Membran ausgestaltet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur in aufgeschnittener Darstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Außenlautsprechers zeigt.
Ein in der einzigen Figur anhand einer Ausführungsform dargestellter erfindungsgemäßen Außenlautsprecher 1 hat eine in der Figur im unteren Bereich des Außenlautsprechers 1 gezeigte Lautsprechereinheit 2 und eine Wandung 9, in der die Lautsprechereinheit 2 des Außenlautsprechers 1 aufgenommen ist und durch die ein Arbeitsvolumen 3, 4 des Außenlautsprechers 1 gebildet wird. Das Arbeitsvolumen 3, 4 des Außenlautsprechers 1 umfasst ein erstes Teilvolumen 3 und ein zweites Teilvolumen 4. Im ersten Teilvolumen 3, das in der einzigen Figur im unteren Bereich des Außenlautsprechers 1 angeordnet ist, ist die Lautsprechereinheit 2 des Außenlautsprechers 1 aufgenommen.
Zwischen dem ersten Teilvolumen 3 und dem zweiten Teilvolumen 4 des Arbeitsvolumens des Außenlautsprechers 1 ist eine flüssigkeitsdichte Membran 5 angeordnet. Die flüssigkeitsdichte Membran 5 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel des Au-ßenlautsprechers 1 durch eine flüssigkeitsdichte Folie 10 gebildet, die mittels eines Folienträgers 11 gehaltert ist, der als Folienkäfig ausgebildet sein kann.
Das mittels der flüssigkeitsdichten Membran 5 vom ersten Teilvolumen 3 getrennte zweite Teilvolumen des Arbeitsvolumens 3, 4 ist bei der dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Außenlautsprechers 1 mittels dreier in der einzigen Figur dargestellter Durchlässe 6, 7, 8, die die Wandung 9 des Außenlautsprechers 1 durchbrechen, mit der Umgebung des Außenlautsprechers 1 verbunden. Durch diese Durchlässe 6, 7, 8 können Wasser und Luft aus der Umgebung des Außenlautsprechers 1 in das zweite Teilvolumen 4 des Arbeitsvolumens 3, 4 des Außenlautsprechers 1 einströmen und aus dem zweiten Teilvolumen 4 des Arbeitsvolumens 3, 4 des Außenlautsprechers 1 in die Umgebung ausströmen.
Die die Wandung 9 des Außenlautsprechers 1 durchbrechenden Durchlässe 6, 7, 8, die in der einzigen Figur lediglich prinzipiell dargestellt sind, können als Röhrchen ausgebildet werden, wobei sie dann als akustischer Helmholtz-Resonator fungieren können.
Hierbei ist eine Auslegung der Durchlässe bzw. Röhrchen 6, 7, 8 zweckmäßig, bei der eine System- bzw. Abstimmfrequenz einer Bassreflexbox des Außenlautsprechers 1 unterhalb von 20 Hz liegt.
Bei der Folie 10 der flüssigkeitsdichten Membran 5, mittels der die beiden Teilvolumina 3, 4 des Arbeitsvolumens des Außenlautsprechers 1 voneinander getrennt sind, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als flüssigkeitsundurchlässige elastische Kunststofffolie ausgebildet. Um dieser elastischen Kunststofffolie 10 Stabilität zu verleihen, ist sie im als Folienkäfig ausbildbaren Folienträger 11 aufgenommen.
Zur räumlichen Fixierung der flüssigkeitsdichten Membran 5 ist diese an ihrem Außenrand flüssigkeitsdicht mit der Innenseite der Wandung 9 verschweißt, die das aus den beiden Teilvolumina 3, 4 gebildete Arbeitsvolumen 3, 4 des Außenlautsprechers 1 ausbildet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die flüssigkeitsdichte Membran 5 ein Druckausgleichselement 12 auf, das als Gore-Membran ausgebildet ist.
Die Betriebsparameter des Außenlautsprechers 1 und seine Funktion werden durch die Summe des ersten Teilvolumens 3 und des zweiten Teilvolumens 4 des Arbeitsvolumens 3, 4 bestimmt. Das erste Teilvolumen 3 bildet einen nach außen hin geschlossenen Raum, in dem die Lautsprechereinheit 2 des Außenlautsprechers 1 aufgenommen ist. Dahingegen ist das zweite Teilvolumen 4 des Arbeitsvolumens 3, 4 des Außenlautsprechers 1 mittels der Durchlässe bzw. Röhrchen 6, 7, 8 mit der äußeren Umgebung des Außenlautsprechers 1 verbunden.
Wird der Außenlautsprecher 1 aus einer gasförmigen Umgebung mit einer vergleichsweise hohen Temperatur, z.B. aus dem Medium Luft, in eine flüssige Umgebung mit vergleichsweise niedriger Temperatur, z.B. in das Medium Wasser, verbracht, so wird das zweite Teilvolumen 4 des Arbeitsvolumens 3, 4 des Außenlautsprechers durch die Durchlässe bzw. Röhrchen 6, 7, 8 mit Wasser befüllt. Aufgrund der Befüllung mit Wasser wird Luft aus dem zweiten Teilvolumen 4 verdrängt. Infolgedessen wird das Arbeitsvolumen 3, 4 des Außenlautsprechers 1 auf das erste Teilvolumen 3, das nach wie vor mit Luft gefüllt ist, reduziert.
Da das Arbeitsvolumen 3, 4 des Außenlautsprechers 1 nach der Befüllung des zweiten Teilvolumens 4 mit Wasser auf das erste Teilvolumen 3 reduziert ist, kann ein aus dem Temperaturunterschied zwischen Wasser und Luft resultierender Druckunterschied stärker durch eine Bewegung der flüssigkeitsdichten Membran 5 ausgeglichen werden. Infolgedessen schützt der aus den beiden Teilvolumina 3, 4 des Arbeitsvolumens des Außenlautsprechers 1 und der flüssigkeitsdichten Membran 5 gebildete Mechanismus die flüssigkeitsdichte Membran 5 einschließlich ihrer Aufhängung bzw. Fixierung vor Zerstörung, die aus dem zwangsläufig auftretenden Druckunterschied ansonsten resultieren könnte.
In analoger Weise wäre dieser Mechanismus auch bei umgekehrten Verhältnissen, d.h. beim Eintauchen des Außenlautsprechers 1 in Wasser höherer Temperatur aus Luft niedrigerer Temperatur wirksam. Ein solcher Übergang könnte beispielsweise dann auftreten, wenn ein Kraftfahrzeug - z.B. auf Island - durch heißes Quellwasser führe. Die akustischen Auswirkungen der Aufteilung des Arbeitsvolumens 3, 4 des Außenlautsprechers 1 mittels der flüssigkeitsdichten Membran 5 in das erste Teilvolumen 3, in dem die Lautsprechereinheit 2 aufgenommen ist, und das zweite Teilvolumen 4, das mittels der Durchlässe bzw. Röhrchen 6, 7, 8 mit der Umgebung des Außenlautsprechers 1 in Verbindung steht, sind vergleichsweise gering, wobei eine Erhöhung des Schalldruckpegels um ca. 1 dB im unteren Frequenzbereich eher als Vorteil zu sehen ist, ein Grenzfrequenzbereich quasi bestehen bleibt und sonstige zu erwartende Schalldruckpegel-Schwankungen im Bereich von +/-1 dB zu erwarten sind.
Die flüssigkeitsdichte Membran 5 kann bei der Montage der Wandung 9 des Außenlautsprechers 1 montiert werden, wobei eine wasser- bzw. fluiddichte Montage der Folie 10 der flüssigkeitsdichten Membran 5 an ihrem Außenrand zu gewährleisten ist, z.B. durch Verschweißung der Folie 10 an der Innenseite der Wandung 9.
Der bei einem um ca. 20 % schwankenden Schalldruckpegel veränderliche Membranhub führt nicht zu einem Funktionsrisiko des Außenlautsprechers 1.

Claims

Außenlautsprecher für Kraftfahrzeuge, mit einer Lautsprechereinheit (2) und einem Arbeitsvolumen (3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsvolumen (3, 4) des Außenlautsprechers (1) in ein erstes Teilvolumen (3) und ein zweites Teilvolumen (4) unterteilt ist, dass zwischen dem ersten Teilvolumen (3) und dem zweiten Teilvolumen (4) des Arbeitsvolumens eine flüssigkeitsdichte Membran (5) angeordnet ist, dass die Lautsprechereinheit (2) des Außenlautsprechers (1) im ersten Teilvolumen (3) des Arbeitsvolumens (3, 4) angeordnet ist, und dass das zweite Teilvolumen (4) des Arbeitsvolumens (3, 4) mittels zumindest eines Durchlasses (6, 7, 8) mit der Umgebung des Außenlautsprechers (1) in Verbindung steht.
Außenlautsprecher nach Anspruch 1, mit einer Wandung (9), die dass Arbeitsvolumen (3, 4) des Außenlautsprechers (1) bildet und Durchlässe (6, 7, 8) aufweist, durch die hindurch Wasser und Luft in das zweite bzw. aus dem zweiten Teilvolumen (4) des Arbeitsvolumens (3, 4) des Außenlautsprechers (1) einströmen bzw. ausströmen können.
Außenlautsprecher nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Durchlässe (6, 7, 8) als Röhrchen ausgebildet sind, die als akustischer Helmholtz-Resonator fungieren.
Außenlautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Durchlässe (6, 7, 8) so ausgelegt sind, dass eine System- bzw. Abstimmfrequenz einer Bassreflexbox des Außenlautsprechers (1) <20 Hz ist.
Außenlautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dessen flüssigkeitsdichte Membran (5) eine Folie (10), insbesondere eine elastische Kunststofffolie, aufweist.
Außenlautsprecher nach Anspruch 5, dessen flüssigkeitsdichte Membran (5) einen Folienträger (11), insbesondere einen Folienkäfig, aufweist.
Außenlautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die flüssigkeitsdichte Membran (5) nur an ihrem Außenrand flüssigkeitsdicht mit der das Arbeitsvolumen (3, 4) des Außenlautsprechers (1) ausbildenden Wandung (9) desselben verbunden, vorzugsweise verschweißt ist.
Außenlautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem zwischen dem ersten Teilvolumen (3) und dem zweiten Teilvolumen (4) des Arbeitsvolumens (3, 4) des Außenlautsprechers (1) ein Druckausgleichselement (12) angeordnet ist.
Außenlautsprecher nach Anspruch 8, bei dem das Druckausgleichselement (12) in der flüssigkeitsdichten Membran (5) ausgebildet ist.
Außenlautsprecher nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das Druckausgleichselement (12) als Gore-Membran ausgebildet ist.