DE102019220204A1

DE102019220204A1 - Schallaufnehmer zur Erfassung von Außengeräuschen für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019220204A1
Application number: DE102019220204.7A
Authority: DE
Inventors: Bernd Kernebeck; Danilo Hollosi
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-06-24

Abstract

Es wird ein Schallaufnehmer zur Erfassung von Außengeräuschen für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Dieser Schallaufnehmer weist folgende Komponenten auf:- wenigstens eine Membran, die mit einer Fahrzeugoberfläche verbunden ist, zur Erfassung der Außengeräusche- ein Bauteil zur Weiterleitung der Außengeräusche- wenigstens einen Schallwandler, der an das Bauteil angeschlossen ist und die Außengeräusche in ein elektrisches Signal wandelt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schallaufnehmer zur Erfassung von Außengeräuschen für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
Aus EP 0 913 751 A1 ist es bekannt, dass an einem autonomen Fahrzeug vier richtungsabhängige Mikrofone und Lautsprecher angeordnet sein können. Mit dem Mikrofon ist die Erkennung von akustischen Signalen möglich, zum Beispiel um ein Martinshorn oder die Warnung bei einem Bahnübergang zu erfassen.
Der erfindungsgemäße Schallaufnehmer zur Erfassung von Außengeräuschen für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass eine bauliche Lösung für den Einbau des Mikrofons in die Fahrzeugoberfläche vorliegt. Auch kann mit der erfindungsgemäßen Lösung die Lebensdauer dieses Schallaufnehmers für das Fahrzeugleben sichergestellt werden. Insbesondere kann die vorgeschlagene Lösung für den Schallaufnehmer im Außenbereich eines Fahrzeugs verwendet werden, um Umweltbedingungen wie Fahrwind, Regen, Hochdruckreiniger, standzuhalten. Trotzdem ist eine hohe akustische Transparenz gewährleistet. Die Ortung des zu erfassenden Signals wird nicht beeinflusst.
Daher wird ein Schallaufnehmer zur Erfassung von Außengeräuschen für ein Fahrzeug vorgeschlagen, der folgende Merkmale aufweist:

- wenigstens eine Membran, die mit einer Fahrzeugoberfläche verbunden ist, zur Erfassung der Außengeräusche
- ein Bauteil zur Weiterleitung der Außengeräusche
- wenigstens ein Schallwandler, der an das Bauteil angeschlossen ist und die Außengeräusche in ein elektrisches Signal wandelt.

Unter einem Schallaufnehmer ist vorliegend jede Art von Gerät zu sehen, das Schallwellen in ein elektrisches Signal wandelt. Dazu wird letztlich dann der Schallwandler, beispielsweise ein Mikrofon, verwendet.
Unter den Außengeräuschen sind solche Geräusche zu verstehen, die für den Betrieb des Fahrzeugs wichtig sind. Dies können solche Geräusche wie im Stand der Technik beschrieben sein, nämlich ein Martinshorn, um rechtzeitig einem Rettungswagen, einem Polizeiwagen oder anderen ähnlichen Fahrzeugen auszuweichen. Auch ein akustisches Warnsignal bei einem Bahnübergang oder Ähnlichem kann so erfasst werden. Unter dem Fahrzeug wird vorliegend insbesondere ein Personenkraftwagen, aber auch jedes andere Fahrzeug verstanden, das sich im öffentlichen Verkehr bewegt.
Der Schallaufnehmer weist wenigstens eine Membran auf, die gemäß der abhängigen Ansprüche näher definiert wird. Eine Membran ist dazu geeignet, unter einer Schalleinwirkung einen Weg oder eine Auslenkung aufzuzeigen. Das heißt, hier wird akustische Energie in mechanische Energie gewandelt. Dies wird dann in dem Raum hinter der Membran wieder in akustische Energie umgewandelt. Da die Membran zur Erfassung von Schall im Außenbereich des Fahrzeugs gedacht ist, ist diese Membran auch mit der Fahrzeugoberfläche oder Fahrzeughaut verbunden und ist insbesondere ein Teil davon, um diese Geräusche optimal zu erfassen.
Unter dem Bauteil zur Weiterleitung der Außengeräusche ist letztlich eine Art Schalldose zu verstehen. Diese Schalldose leitet den Schall der Außengeräusche weiter, und wie in den abhängigen Ansprüchen angegeben, durch eine Trichterform ist insbesondere sogar eine Verstärkung möglich.
Unter dem Schallwandler wird insbesondere ein Mikrofon verstanden, aber auch wie in den abhängigen Ansprüchen angegeben, andere Wandler von Schall in ein elektrisches Signal sind möglich. Dieser Schallwandler ist quasi gegenüber der Membran angeordnet, also am anderen Ende des Bauteils.
Weiterhin wird noch ein Karosserieteil für das Fahrzeug beansprucht, das diesen Schallaufnehmer aufweist. Auch ein Fahrzeug mit einem solchen Karosserieteil wird letztlich beansprucht.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Schallaufnehmers möglich.
Es ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Membran rund, vorzugsweise scheibenförmig, ausgebildet ist. Dies ist eine einfache herzustellende Variante, die beispielsweise in Bohrungen im Stoßfänger oder anderen Karosserieteilen des Fahrzeugs leicht verbaubar ist. Insbesondere für die Aufnahme von Schallwelle sind rund gestaltete Membranen optimal anzusehen.
Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass die wenigstens eine Membran elastisch gelagert ist. Damit ist eine Entkopplung vom Träger, in den die Membran eingebaut ist, möglich. Dies verbessert das akustische Übertragungsverhalten.
Vorteilhafterweise kann diese elastische Lagerung durch einen oder mehrere O-Ringe gewährleistet sein. Ein solcher O-Ring kann beispielsweise ein Gummiring sein, aber auch ein Gummiring, der auf einem Innenring, beispielsweise aus Metall, aufgezogen ist.
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass die Membran Glimmer oder Blech aufweist. Diese Materialien haben sich als geeignet erwiesen, um eine solche Membran herzustellen, die darüber hinaus dann auch noch widerstandsfähig gegenüber den äußeren Bedingungen, wie oben genannt, ist.
Weiterhin ist vorgesehen, dass das Bauteil als Trichter ausgebildet ist. Diese Ausbildung als Trichter des Bauteils ermöglicht, dass eine Verstärkung des akustischen Signals dadurch ermöglicht wird.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass der wenigstens eine Schallwandler als ein optischer Schallwandler oder als ein Beschleunigungssensor oder als ein Körperschallsensor ausgebildet ist. Herr Kernebeck: Was ist ein optischer Schallsensor? Bitte Beispiele einfügen. Beschleunigungssensoren oder auch Körperschallsensoren, die üblicherweise mikromechanisch hergestellt sind, sind auch als Aufnehmer für akustische Signale geeignet. Damit können kostengünstig und zuverlässig solche akustischen Signale aufgenommen werden, und insbesondere für die Massenproduktion eignet sich diese Technologie ideal.
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass vor der Membran eine Schutzkappe vorgesehen ist. Dies führt zu einer weiteren verbesserten Widerstandsfähigkeit gegenüber Witterungsverhältnissen. Herr Kernebeck: Wie sieht diese Schutzkappe aus? Aus welchem Material besteht sie?
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen

1 eine erste Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Schallaufnehmers;
2 einen Einbauort des erfindungsgemäßen Schallaufnehmers in einem Stoßfänger;
3 eine zweite Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Schallaufnehmers mit vorliegendem Außengeräusch;
4 eine dritte Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Schallaufnehmers; und
5 eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Schallaufnehmers.

1 zeigt in einer ersten Schnittdarstellung den erfindungsgemäßen Schallaufnehmer. Eine Membran M ist elastisch gelagert durch die elastische Lagerung EL, vorzugsweise O-Ringe, in einem Frontstoßfänger FS, der eine entsprechende Bohrung dafür aufweist. Hinter der Membran ist eine sogenannte Schalldose gebildet SD, wobei die Teile SD mit dem Frontstoßfänger FS verschraubt sind. Die Teile SD sind verjüngend in Richtung einer Leiterplatte weg von der Membran ausgebildet. Sie bilden dadurch einen Trichter. Die Teile SD sind dann weiterhin auch noch mit einer elastischen Lagerung gegen eine Leiterplatte LP gelagert. Die Elemente SD können aus Glimmer oder einem dünnen Blech hergestellt sein. In der Leiterplatte LP befindet sich eine Bohrung am Ende dieses Trichters, der durch die Teile SD definiert ist. Durch diese Bohrung kann demnach das akustische Signal auf ein Mikrofon MIC treffen. Im Mikrofon MIC werden dann die akustischen Signale in ein elektrisches Signal gewandelt und mit Bauelementen auf der Leiterplatte LP weiterverarbeitet. Die Leiterplatte LP ist ebenfalls mit dem Frontstoßfänger FS verschraubt. Damit hat der Stoßfänger hier einen Abschnitt, der mit ST bezeichnet ist und als Stoßstangenträger zu sehen ist.
Die akustischen Signale werden von der Membran M aufgenommen und in den Trichter, der durch die Teile SD definiert ist, weitergegeben. Durch die Trichterform geschieht eine Verstärkung dieser akustischen Signale, die dann entsprechend effizient vom Mikrofon MIC als Schallwandler in ein elektrisches Signal gewandelt werden können.
2 zeigt zwei Membranen MÖ, die nebeneinander in dem Frontstoßfänger FS angeordnet sein können. Durch mehrere Stoßfänger ist eventuell auch eine Ortung eines Außengeräusches leichter möglich.
3 zeigt einen weiteren Querschnitt des erfindungsgemäßen Schallaufnehmers. Hier wölbt sich die Membran M in Richtung des Außenbereichs. Dies ist infolge eines auftreffenden Außengeräuschs und führt so zu einer Übertragung dieses Außengeräusches in den Trichter, der durch die Teile SD definiert ist. Herr Kernebeck: Können Sie hier noch weiter erläutern, insbesondere scheint nun auch an der Leiterplatte eine Art Membran zu sein, die sich ebenfalls wölbt. Bitte weiter erläutern.
4 zeigt einen dritten Querschnitt des erfindungsgemäßen Schallaufnehmers. Die Membran M ist elastisch gelagert an der elastischen Lagerung EL. Der Einbau der Elemente SD erfolgt durch die Verschraubung und eine entsprechende Ausformung, um mit dem Stoßfänger FS leicht eingebaut werden zu können. Das Mikrofon MIC ist am Ende des Trichters wie bereits oben dargestellt und die Leiterplatte LP ist wiederum mit dem Stoßfänger FS verschraubt. Herr Kernebeck: Welche Zusatzinformation möchten wir hier herausstellen?
5 zeigt eine Frontansicht des erfindungsgemäßen Schallaufnehmers. Herr Kernebeck: Können Sie hier bitte erläutern?
Bezugszeichenliste

FS: Frontstoßfänger
M: Membran
SD: Schalldose
EL: elastische Lagerung
LP: Leiterplatte
ST: Stoßstangenträger
MIC: Mikrofon
MÖ: Membrane

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0913751 A1 [0002]

Claims

Schallaufnehmer zur Erfassung von Außengeräuschen für ein Fahrzeug mit: - wenigstens einer Membran (M), die mit einer Fahrzeugoberfläche (FS) verbunden ist, zur Erfassung der Außengeräusche - einem Bauteil (SD) zur Weiterleitung der Außengeräusche - wenigstens einem Schallwandler (MIC), der an das Bauteil (SD) angeschlossen ist und das Außengeräusch in ein elektrisches Signal wandelt.
Schallaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Membran (M) rund, vorzugsweise scheibenförmig, ausgebildet ist.
Schallaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (M) elastisch gelagert ist.
Schallaufnehmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (M) mittels wenigstens eines O-Rings (EL) elastisch gelagert ist.
Schallaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran Glimmer und/oder Blech aufweist.
Schallaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (SD) als Trichter ausgebildet ist.
Schallaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Schallwandler (MIC) als optischer Schallwandler oder als Beschleunigungssensor oder als Körperschallsensor ausgebildet ist.
Schallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Membran (M) eine Schutzkappe vorgesehen ist.
Karosserieteil für ein Fahrzeug mit wenigstens einem Schallaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Fahrzeug mit einem Karosserieteil nach Anspruch 9.