DE102019002654B4

DE102019002654B4 - "Lautsprecher für Kraftfahrzeuge"

Info

Publication number: DE102019002654B4
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: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2039-04-12
Also published as: DE102019002654A1

Abstract

Lautsprecher für Kraftfahrzeuge, mit einer Lautsprechereinheit (2) und einem Arbeitsvolumen (3, 4), wobei das Arbeitsvolumen (3, 4) des Lautsprechers (1) in ein erstes Teilvolumen (3) und ein zweites Teilvolumen (4) unterteilt ist, wobei zwischen dem ersten Teilvolumen (3) und dem zweiten Teilvolumen (4) des Arbeitsvolumens eine flüssigkeitsdichte Membran (5) angeordnet ist, wobei die Lautsprechereinheit (2) des Lautsprechers (1) im ersten Teilvolumen (3) des Arbeitsvolumens (3, 4) angeordnet ist, und wobei das zweite Teilvolumen (4) des Arbeitsvolumens (3, 4) mittels zumindest eines Durchlasses (6, 7, 8) mit der Umgebung des Lautsprechers (1) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Lautsprecher als Außenlautsprecher (1) ausgebildet ist und dass die flüssigkeitsdichte Membran einen als Folienkäfig ausgebildeten Folienträger (11) aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lautsprecher für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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.
Aus der AT 325 695 B ist ein in Verbindung mit Kraftfahrzeugen einsetzbarer Lautsprecher bekannt, zu dem eine Lautsprechereinheit und ein Arbeitsvolumen gehören, das in ein erstes Teilvolumen und in ein zweites Teilvolumen unterteilt ist. Zwischen dem ersten Teilvolumen und dem zweiten Teilvolumen des Arbeitsvolumens ist eine flüssigkeitsdichte Membran angeordnet. Die Lautsprechereinheit ist im ersten Teilvolumen des Arbeitsvolumens angeordnet. Das zweite Teilvolumen des Arbeitsvolumens ist mittels eines Durchlasses mit der Umgebung des Lautsprechers in Verbindung.
Aus der DE 199 54 648 A1 ist ein Lautsprecher bekannt, der im Innenraum einer Fahrzeugtür aufgenommen ist, wobei der Innenraum der Fahrzeugtür in einen Nassraum und einen Trockenraum aufgeteilt ist. Hierbei ist der Hohlraum zwischen der Türkarosserie und einer Membran von einem Hohlraum zwischen einer Innenverkleidung und der Membran getrennt. Über Öffnungen im Boden der Fahrzeugtür steht der erstgenannte Hohlraum mit der Umgebung des Fahrzeugs in Verbindung.
Die EP 2 800 090 A2 zeigt einen Schallerzeuger für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs. Hierbei ist ein Rückvolumen des Schallerzeugers mittels einer wasserdichten Membran in zwei Teilvolumina unterteilt. Das zweite Teilvolumen steht mit der Umgebung des Schallerzeugers in Verbindung.
Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen als Außenlautsprecher einsetzbaren Lautsprecher 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, und bei dem Beschädigungen der flüssigkeitsdichten Membran minimiert werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das Arbeitsvolumen des Lautsprechers ist in ein erstes Teilvolumen und ein zweites Teilvolumen unterteilt, wobei zwischen dem ersten Teilvolumen und dem zweiten Teilvolumen des Arbeitsvolumens die flüssigkeitsdichte Membran angeordnet ist, wobei die Lautsprechereinheit des Lautsprechers im ersten Teilvolumen des Arbeitsvolumens angeordnet ist, und wobei das zweite Teilvolumen des Arbeitsvolumens mittels zumindest eines Durchlasses mit der Umgebung des Lautsprechers in Verbindung steht. Hierbei werden die Betriebsparameter des Lautsprechers 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 Lautsprechers angeschlossen ist. Die flüssigkeitsdichte Membran des als Außenlautsprecher ausgebildeten Lautsprechers weist einen Folienträger auf, der als Folienkäfig ausgebildet 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 Lautsprechers unterhalb von 20 Hz liegt, wobei hierdurch sichergestellt ist, dass die System- bzw. Abstimmfrequenz unterhalb des Nutzfrequenzbereichs ist.
Die flüssigkeitsdichte Membran des Außenlautsprechers kann eine Folie aufweisen, die insbesondere als elastische Kunststofffolie ausgebildet und im Folienkäfig 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 erfindungsgemäß als Außenlautsprecher gestalteten Lautsprechers 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 Au-ßenlautsprechers 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 Au-ßenlautsprechers 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

Lautsprecher für Kraftfahrzeuge, mit einer Lautsprechereinheit (2) und einem Arbeitsvolumen (3, 4), wobei das Arbeitsvolumen (3, 4) des Lautsprechers (1) in ein erstes Teilvolumen (3) und ein zweites Teilvolumen (4) unterteilt ist, wobei zwischen dem ersten Teilvolumen (3) und dem zweiten Teilvolumen (4) des Arbeitsvolumens eine flüssigkeitsdichte Membran (5) angeordnet ist, wobei die Lautsprechereinheit (2) des Lautsprechers (1) im ersten Teilvolumen (3) des Arbeitsvolumens (3, 4) angeordnet ist, und wobei das zweite Teilvolumen (4) des Arbeitsvolumens (3, 4) mittels zumindest eines Durchlasses (6, 7, 8) mit der Umgebung des Lautsprechers (1) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Lautsprecher als Außenlautsprecher (1) ausgebildet ist und dass die flüssigkeitsdichte Membran einen als Folienkäfig ausgebildeten Folienträger (11) aufweist.
Lautsprecher nach Anspruch 1, mit einer Wandung (9), die das 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.
Lautsprecher nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Durchlässe (6, 7, 8) als Röhrchen ausgebildet sind, die als akustischer Helmholtz-Resonator fungieren.
Lautsprecher 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.
Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dessen flüssigkeitsdichte Membran (5) eine Folie (10), insbesondere eine elastische Kunststofffolie, aufweist.
Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die flüssigkeitsdichte Membran (5) nur an ihrem Außenrand flüssigkeitsdicht mit der das Arbeitsvolumen (3, 4) des Au-ßenlautsprechers (1) ausbildenden Wandung (9) desselben verbunden, vorzugsweise verschweißt ist.
Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem zwischen dem ersten Teilvolumen (3) und dem zweiten Teilvolumen (4) des Arbeitsvolumens (3, 4) des Außenlautsprechers (1) ein Druckausgleichselement (12) angeordnet ist.
Lautsprecher nach Anspruch 7, bei dem das Druckausgleichselement (12) in der flüssigkeitsdichten Membran (5) ausgebildet ist.