DE102020135152A1

DE102020135152A1 - Unsichtbare mikrofonbaugruppe für ein fahrzeug

Info

Publication number: DE102020135152A1
Application number: DE102020135152.6A
Authority: DE
Inventors: Zsolt Marton; Viktor DOBOS
Original assignee: Harman Becker Automotive Systems GmbH
Current assignee: Harman Becker Automotive Systems GmbH
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-07-01
Also published as: US20210204044A1; US11632608B2; US20220248112A1; US11336974B2

Abstract

Eine Mikrofonbaugruppe für einen Fahrzeugdachhimmel beinhaltet ein Gehäuse, das so angeordnet ist, dass es in einer Substratschicht des Dachhimmels aufgenommen ist und einen oberen und einen unteren Abschnitt aufweist. Eine Platine ist in dem oberen Abschnitt montiert und weist ein daran gekoppeltes Mikrofonelement auf. Eine Einsatzhalterung beinhaltet eine Basis und ein Wellenelement, das sich von dieser nach oben erstreckt, wobei die Basis eine Vielzahl von Durchlässen aufweist, die mit dem Wellenelement ausgerichtet ist, wobei das Wellenelement in den unteren Abschnitt eingreift, um die Einsatzhalterung mit dem Gehäuse zu verbinden. Eine Dichtung mit mindestens einem Kanal, der einen Luftweg definiert, der sich hindurch erstreckt, ist so angeordnet, dass sie in dem Wellenelement aufgenommen ist und sich zwischen der Basis und dem oberen Abschnitt erstreckt, wodurch eine akustische Abdichtung zwischen der Einsatzhalterung und dem Gehäuse bereitstellt wird, sodass der Luftweg Schall von einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs durch die Durchlässe zu dem Mikrofonelement leitet.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Anmeldung mit Seriennummer 62/955,134 , eingereicht am 30. Dezember 2019, deren Offenbarung hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen betreffen eine unsichtbare Mikrofonbaugruppe für ein Fahrzeug, beispielsweise für einen Dachhimmel.
HINTERGRUND
Es wurden große Anstrengungen unternommen, um eine ruhige Kabinenumgebung in Fahrzeugen zu schaffen. Ein typisches Ziel bei der Fahrzeugkonstruktion ist die Minimierung hörbarer Geräusche in der Fahrgastzelle. Verbraucher möchten von Straßenlärm, Antriebsgeräuschen und anderen unerwünschten Geräuschquellen isoliert sein. Fahrzeuge können verschiedene Isoliermaterialien zwischen der Fahrgastzelle und geräuscherzeugenden Komponenten beinhalten. Die Isoliermaterialien können jedoch teuer sein und das Fahrzeug schwerer machen. Einige moderne Fahrzeuge verfügen über ein Geräuschmanagementsystem, um das hörbare Geräusch in einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs zu reduzieren. Das Geräuschmanagementsystem kann auch durch Erzeugen von Geräuschen oder Tönen arbeiten, die das Fahrerlebnis verbessern.
Das Geräuschmanagementsystem in einem Fahrzeug kann unter Verwendung von Mikrofonen und Lautsprechern arbeiten, um das Geräusch oder den Schall zu steuern. Das aktive Geräuschmanagementsystem kann Audiosignale über die Mikrofone erfassen. Die Mikrofonsignale können verarbeitet und Lautsprecherausgangssignale können erzeugt werden. Darüber hinaus stützen sich andere Kommunikationssysteme im Fahrzeug auf Mikrofone, die an verschiedenen Positionen des Fahrzeugs angeordnet sind. Das Hinzufügen von Sprach- und aktiven Geräuschsteuerungsmikrofonen hat zu sichtbaren Mikrofongittern geführt, die das beabsichtigte saubere Aussehen des Fahrzeuginnenraums, wie etwa des Dachhimmels, stören.
KURZDARSTELLUNG
In einer oder mehreren Ausführungsformen beinhaltet eine Mikrofonbaugruppe für einen Dachhimmel eines Fahrzeugs ein Gehäuse, das so angeordnet ist, dass es in einer Substratschicht des Dachhimmels aufgenommen ist, wobei das Gehäuse einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist. In dem oberen Abschnitt ist eine Platine montiert, wobei die Platine ein daran gekoppeltes Mikrofonelement aufweist. Die Mikrofonbaugruppe beinhaltet ferner eine Einsatzhalterung mit einer Basis und einem Wellenelement, das sich von dieser nach oben erstreckt, wobei die Basis eine Vielzahl von Durchlässen aufweist, die mit dem Wellenelement ausgerichtet ist, wobei das Wellenelement in den unteren Abschnitt eingreift, um die Einsatzhalterung mit dem Gehäuse zu verbinden. Eine Dichtung mit mindestens einem Kanal, der einen Luftweg definiert, der sich hindurch erstreckt, ist so angeordnet, dass sie in dem Wellenelement aufgenommen ist und sich zwischen der Basis und dem oberen Abschnitt erstreckt, wobei die Dichtung eine akustische Abdichtung zwischen der Einsatzhalterung und dem Gehäuse bereitstellt, sodass der Luftweg Schall von einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs durch die Durchlässe zu dem Mikrofonelement leitet.
In einer oder mehreren Ausführungsformen beinhaltet eine Dachhimmelbaugruppe für ein Fahrzeug einen Dachhimmel mit einer Substratschicht, die eine Öffnung und eine A-Oberflächenschicht aufweist, die akustisch durchlässig ist und zu einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs hin freiliegt. Die Dachhimmelbaugruppe beinhaltet eine Mikrofonbaugruppe mit einem Gehäuse, das so angeordnet ist, dass es in der Substratschicht aufgenommen ist, wobei das Gehäuse einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist. In dem oberen Abschnitt ist eine Platine montiert, wobei die Platine ein daran gekoppeltes Mikrofonelement aufweist. Die Dachhimmelbaugruppe beinhaltet ferner eine Einsatzhalterung mit einer Basis und einem Wellenelement, das sich von dieser nach oben erstreckt, wobei die Basis eine Vielzahl von Durchlässen aufweist, die mit dem Wellenelement ausgerichtet ist, wobei das Wellenelement in den unteren Abschnitt eingreift, um die Einsatzhalterung mit dem Gehäuse zu verbinden. Eine Dichtung mit mindestens einem Kanal, der einen Luftweg definiert, der sich hindurch erstreckt, ist so angeordnet, dass sie in dem Wellenelement aufgenommen ist und sich zwischen der Basis und dem oberen Abschnitt erstreckt, wobei die Dichtung eine akustische Abdichtung zwischen der Einsatzhalterung und dem Gehäuse bereitstellt, sodass der Luftweg Schall von der Fahrgastzelle des Fahrzeugs durch die Öffnungen zu dem Mikrofonelement leitet.
In einer oder mehreren Ausführungsformen beinhaltet eine Mikrofonanordnung für einen Dachhimmel eines Fahrzeugs mindestens ein Gehäuse, das so angeordnet ist, dass es in einer Substratschicht des Dachhimmels aufgenommen ist, und eine Vielzahl von Platinen, die in dem mindestens einen Gehäuse montiert ist, wobei jede Platine ein daran gekoppeltes Mikrofonelement aufweist. Die Mikrofonanordnung beinhaltet ferner eine Einsatzhalterung mit einer Basis und einer Vielzahl von beabstandeten Wellenelementen, die sich von dieser nach oben erstreckt, wobei die Basis eine Vielzahl von Durchlässen aufweist, die mit jedem Wellenelement ausgerichtet ist, wobei das Wellenelement mit dem mindestens einen Gehäuse verbunden ist. Die Mikrofonanordnung beinhaltet ferner eine Vielzahl von Dichtungen, von der jede mindestens einen Kanal aufweist, der einen Luftweg definiert, der sich hindurch erstreckt, wobei jede Dichtung so angeordnet ist, dass sie in einem der Vielzahl von beabstandeten Wellenelementen aufgenommen ist und sich zwischen der Basis und dem mindestens einen Gehäuse erstreckt. Die Vielzahl von Dichtungen stellt eine akustische Abdichtung zwischen der Einsatzhalterung und dem mindestens einen Gehäuse bereit, sodass der Luftweg Schall von einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs durch die Öffnungen zu jedem Mikrofonelement leitet.
Figurenliste

1 zeigt ein Geräusch- oder Schallmanagementsystem in einer Fahrzeugumgebung;
2 ist eine Querschnittsdarstellung einer Mikrofonbaugruppe in einem Dachhimmel mit einer Einsatzhalterung und einer Dichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Mikrofonbaugruppe gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
4 ist eine perspektivische Draufsicht auf eine Einsatzhalterung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Querschnitts der Einsatzhalterung der 4;
6 zeigt einen Querschnitt der Mikrofonbaugruppe der 3;
7 zeigt einen Längsschnitt der Mikrofonbaugruppe der 3;
8 ist eine perspektivische Ansicht des Querschnitts der in 6 gezeigten Mikrofonbaugruppe;
9 ist eine perspektivische Ansicht des Längsschnitts der in 7 gezeigten Mikrofonbaugruppe;
10 ist eine perspektivische Draufsicht auf eine Dichtung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
11 ist eine Querschnittsdarstellung einer Anordnung von Mikrofonbaugruppen in einem Dachhimmel, die eine entsprechende Einsatzhalterung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen beinhaltet; und
12 ist eine Querschnittsdarstellung einer Anordnung von Mikrofonbaugruppen in einem Dachhimmel, die ein gemeinsames Gehäuse und eine entsprechende Einsatzhalterung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen beinhaltet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hierin wie erforderlich offenbart; dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann, lediglich beispielhaft sind. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können stark vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sollen hierin offenbarte konkrete strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend ausgelegt werden, sondern lediglich als repräsentative Grundlage dienen, um den Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung auf unterschiedliche Weise einzusetzen. Moderne Fahrzeuge können viele verschiedene Schallmanagementsystemen und -vorrichtungen beinhalten, die zusammenarbeiten, um die Hörumgebung innerhalb des Fahrzeugs zu regeln. Beispielsweise kann ein Fahrzeug ein System zur Straßenlärmunterdrückung (Road Noise Cancellation - RNC) beinhalten, das konfiguriert ist, um die Menge an Straßenlärm, die von Fahrzeuginsassen gehört wird, zu reduzieren. Solche Systeme arbeiten typischerweise, indem sie Eingaben von einem oder mehreren Mikrofonen empfangen und ein Signal an einen oder mehrere Lautsprecher ausgeben, das das Klangmuster modifiziert. Die Systeme können unerwünschte Straßen- und Motorgeräusche überdecken und die Fahrgastzelle leiser erscheinen lassen. Zusätzliche Anwendungen können Freisprech-Kommunikationssysteme und Telefonanwendungen beinhalten. Andere Fahrzeuggeräuschmanagementsysteme können Systeme zur aktiven Geräuschsteuerung (active noise control - ANC) und Fahrzeugkommunikation (in-car communication - ICC) beinhalten. Diese Fahrzeugsysteme verwenden ein oder mehrere Mikrofone, um Schall-/Geräuscheingaben zu empfangen. Die Mikrofone können an verschiedenen Stellen innerhalb des Fahrzeugs installiert sein. Schall breitet sich als Druckwelle durch die Luft aus. Eine Quelle kann Schall erzeugen, indem sie eine Schwingung in der Luft (oder einem anderen Medium) verursacht. Diese Schwingungen breiten sich dann von der Quelle durch das Medium (z. B. Luft) aus. Ein Mikrofon kann arbeiten, indem es diese Druckwellen empfängt und die Druckwellen in ein elektrisches Signal umwandelt. Um dies zu erzielen, muss das Mikrofon möglicherweise der Druckwelle ausgesetzt sein.
Bestehende fahrzeuginterne Mikrofone empfangen die Druckwelle durch Öffnungen, die die Kabinenluft den Mikrofonelementen aussetzen. Beispielsweise kann ein Mikrofon in einen Dachhimmel des Fahrzeugs installiert sein. Die Mikrofonbaugruppe zum Einbau in den Dachhimmel kann ein sichtbares A-Oberflächengitter beinhalten, das eine oder mehrere Öffnungen definiert. Die A-Oberfläche kann die Oberfläche sein, die in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs sichtbar ist. Die Mikrofonbaugruppe kann ein Gehäuse beinhalten, das von einer B-Seite des Dachhimmels aus an dem Gitter befestigt ist. Die B-Seite kann die der A-Oberfläche gegenüberliegende Fläche sein und ist im Allgemeinen in der Fahrgastzelle nicht sichtbar. Diese Gitter sind im Allgemeinen in der Fahrgastzelle sichtbar und können ästhetisch störend sein. Darüber hinaus können durch die Öffnungen Staub und Feuchtigkeit in die Mikrofonelemente eindringen, was zu einer reduzierten Leistungsfähigkeit führen kann.
Die Zunahme der Anzahl von Mikrofongittern im Dachhimmel hat zu einem Bedarf an einem Mikrofon geführt, für das kein A-Oberflächengitter erforderlich ist, d. h. ein „unsichtbares“ Mikrofon. Eine Herausforderung bei der Integration eines Mikrofons in den Dachhimmel besteht darin, dass der Hersteller des Dachhimmels typischerweise einen maximalen kreisförmigen Ausschnittdurchmesser in dem Substratmaterial des Dachhimmels von 6 mm zulässt. Es wurde festgestellt, dass diese maximale Lochgröße von 6 mm keine sichtbaren Anzeichen an der A-Oberfläche des Dachhimmels erzeugt und daher für einen Insassen der Fahrgastzelle nicht sichtbar ist. Eine Mikrofonbaugruppe erfordert einen größeren Durchmesser als 6 mm und daher kann ein Mikrofon nicht so konstruiert werden, dass es in dieses 6 mm-Loch im Dachhimmel passt. Daher muss das Mikrofon weiter vom Dachhimmel entfernt sein. Dies kann zu Dichtungsproblemen und einem nichtlinearen Mikrofonfrequenzgang führen.
Hierin offenbarte Ausführungsformen beinhalten eine unsichtbare Mikrofonbaugruppe, die in den Dachhimmel eines Fahrzeugs eingebaut sein kann und eine Dachhimmelbaugruppe bildet. Eine Stelle für einen Ausschnitt für die Mikrofonbaugruppe ist bereitgestellt, der einen Durchmesser von mehr als 6 mm aufweisen kann. Ausführungsformen beinhalten eine Einsatzhalterung, die zwischen dem Substrat und den A-Oberflächenschichten des Dachhimmels integriert ist, und eine Dichtung in der Mikrofonbaugruppe, wie weiter unten beschrieben.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs 100, das eine Steuerung 102 beinhaltet. Die Steuerung 102 kann einen Mikroprozessor und einen Speicher beinhalten, um verschiedene Merkmale und Funktionen zu implementieren. Beispielsweise kann die Steuerung 102 Teil eines RNC-Systems oder eines ANC-Systems sein. Die Steuerung 102 kann Teil eines ICC-Systems sein, das die fahrzeuginterne Kommunikation regelt. Die Steuerung 102 kann auch als Schallprozessor konfiguriert sein, um Telematikmerkmale wie Spracherkennung und Freisprech-Systembetrieb zu implementieren.
Die Steuerung 102 kann elektrisch mit einem oder mehreren Mikrofonen 104 verbunden sein. Die Mikrofone 104 können sich an unterschiedlichen Positionen innerhalb des Fahrzeugs 100 befinden. Die Mikrofone 104 können konfiguriert sein, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das Schall oder Geräusch an der Position der Mikrofone 104 darstellt. Die Steuerung 102 kann elektrisch mit einem oder mehreren Lautsprechern 106 verbunden sein. Die Lautsprecher 106 können konfiguriert sein, um Schall basierend auf Signalen zu erzeugen, die von der Steuerung 102 empfangen werden. Das Fahrzeug 100 kann ferner eine Benutzerschnittstelle 108 in elektrischer Kommunikation mit der Steuerung 102 beinhalten. In einigen Beispielen kann die Benutzerschnittstelle 108 eine Touchscreen-Anzeige sein, die Inhalt von der Steuerung 102 anzeigen und Eingaben (z. B. Menüauswahl) für die Steuerung 102 bereitstellen kann. Die Benutzerschnittstelle 108 kann auch Tasten und Schalter beinhalten. Die Konfiguration und Verwendung der Benutzerschnittstelle 108 kann vom Zweck der Steuerung 102 abhängen. Das Fahrzeug 100 kann ferner einen Dachhimmel beinhalten (in 1 nicht gezeigt). Der Dachhimmel kann konfiguriert sein, um ein Inneres eines Dachs des Fahrzeugs 100 auszukleiden. Der Dachhimmel kann konfiguriert sein, um Geräusch- und Wärmeisolierung in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs bereitzustellen. Der Dachhimmel kann auch zur Montage verschiedener Komponenten konfiguriert sein. Beispielsweise können Lichter, Bedienfelder und Mikrofone an dem Dachhimmel montiert sein.
Die 2-3 und 5-9 veranschaulichen eine unsichtbare Mikrofonbaugruppe 202, die so konfiguriert ist, dass sie in einem Fahrzeugdachhimmel 110 eingebaut ist und eine Dachhimmelbaugruppe 200 bildet. Während die hierin gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen auf den Einbau in einen Fahrzeugdachhimmel gerichtet sind, können die Konzepte und Baugruppen auch auf andere Bereiche der Fahrgastzelle des Fahrzeugs angewendet werden (z. B. Seitenverkleidung, Armaturenbrett, Konsole). Unter Bezugnahme auf 2 kann der Fahrzeugdachhimmel 110 eine mehrschichtige Konstruktion sein, die eine Substratschicht 112 beinhaltet, die die Ausfütterung und strukturelle Integrität des Dachhimmels 110 bereitstellt. Die Substratschicht 112 kann aus einem Verbundmaterial mit anwendungsspezifischer Steifigkeits-, Festigkeits- und Isoliereigenschaft aufgebaut sein. Die Substratschicht 112 ist durch eine Mittelschicht 114 bedeckt, die aus einem Schaummaterial aufgebaut sein kann, das wiederum durch eine A-Oberflächenschicht 116 bedeckt sein kann, die aus einem Stoffmaterial aufgebaut sein kann. Die A-Oberflächenschicht 116 kann ein akustisch durchlässiges Material sein, das es Schallwellen ermöglicht, durch das Material zu dringen. Beispielsweise kann die A-Oberflächenschicht 116 ein akustisches Gewebe sein, das so konfiguriert ist, dass es akustisch durchlässig ist. Akustisch durchlässige Gewebe können Gewebe mit einer offenen Webart beinhalten, durch die Luft leicht hindurchtreten kann.
Akustisch durchlässige Materialien können basierend auf einem Geräuschreduzierungskoeffizienten (noise reduction coefficient - NRC) bewertet werden, der die Schallabsorption eines Materials quantifiziert. Zum Beispiel kann der NRC durch das Standardtestverfahren für Schallabsorption und Schallabsorptionskoeffizienten durch das von ASTM International (ASTM C423-17) definierte Nachhallraumverfahren gemessen werden. Der NRC kann die Schallmenge darstellen, die durch das Material absorbiert wird. Ein ideales akustisch durchlässiges Material kann einen NRC von Null aufweisen. In der Praxis sollte das akustisch durchlässige Material einen niedrigen NRC aufweisen.
Die Mittelschicht 114 kann an die Substratschicht 112 gebondet oder auf andere Weise an dieser gesichert sein, und die A-Oberflächenschicht 116 kann an die Mittelschicht 114 gebondet oder auf andere Weise an dieser gesichert sein. In einigen Konfigurationen kann die A-Oberflächenschicht 116 über die Mittelschicht 114 gespannt sein. Die Substratschicht 112 kann eine oder mehrere Öffnungen 118 definieren, wobei die Form jeder Öffnung 118 rechteckig, kreisförmig oder jede andere geeignete Form sein kann. Die Mittelschicht 114 kann einen oder mehrere Hohlräume 120 definieren, die im Allgemeinen mit jeder Öffnung 118 ausgerichtet sind.
Die Dachhimmelbaugruppe 200 beinhaltet eine Mikrofonbaugruppe 202 mit einem Gehäuse 204. Das Gehäuse 204 kann konfiguriert sein, um Elemente der Mikrofonbaugruppe 202 zu umschließen und strukturelle Unterstützung für diese bereitzustellen. Das Gehäuse 204 kann aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein, ist jedoch diesbezüglich nicht beschränkt. Wie am besten in den 7 und 9 gezeigt, kann die Mikrofonbaugruppe 202 einen Verbinder 206 beinhalten, der konfiguriert ist, um einen passenden elektrischen Verbinder (nicht gezeigt) aufzunehmen, um elektrische Signale von der Mikrofonbaugruppe 202 an ein anderes System (z. B. Steuerung 102) zu übertragen. Der Verbinder 206 kann einen oder mehrere elektrisch leitfähige Stifte 208 oder Aussparungen beinhalten, die konfiguriert sind, um in entsprechende leitfähige Elemente des passenden Verbinders einzugreifen. Die Mikrofonbaugruppe 202 kann eine Platine (z. B. eine gedruckte Leiterplattenbaugruppe (printed circuit board assembly - PCBA)) 216 beinhalten, die in dem Gehäuse 204 montiert ist. Die Mikrofonbaugruppe 202 kann ein oder mehrere Mikrofonelemente 218 beinhalten, die mit der Platine 216 gekoppelt oder in diese integriert sind.
Das Mikrofonelement 218 kann verschiedene Konfigurationen aufweisen. Das Mikrofonelement 218 kann eine Technologie für mikroelektromechanische Systeme (microelectromechanical system - MEMS) nutzen und kann eine integrierte Schaltungs-/Sensorbaugruppe sein, die an der Platine 216 montiert ist. In einigen Konfigurationen kann ein integriertes Mikrofonmodul anstelle der Platine 216 eingebaut sein.
Das Mikrofonelement 218 kann ein piezoelektrisches Mikrofon oder ein Kondensatormikrofon sein. Das Mikrofonelement 218 kann konfiguriert sein, um eine Schallwelle an dem Sensor in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Die elektrische Verbindung des Mikrofonelements 218 mit der Platine 216 kann von der Art der genutzten Mikrofontechnologie abhängen. In einigen Konfigurationen kann das Mikrofonelement 218 direkt als auf der Platine 216 montierte Komponenten gekoppelt sein. In einigen Konfigurationen können elektrische Leitungen von dem Mikrofonelement 218 durch Löten an die Platine 216 elektrisch verbunden sein. In einigen Konfigurationen kann das Mikrofonelement 218 eine integrierte Signalverarbeitungseinheit beinhalten.
Die Platine 216 kann andere elektrische/elektronische Komponenten zum Zusammenwirken mit dem Mikrofonelement 218 beinhalten. Die Komponenten können Filter und Energiemanagementfunktionen beinhalten. Die elektrisch leitfähigen Abschnitte des Verbinders 206 können elektrisch an Spuren der Platine 216 gekoppelt sein, um Signale zwischen der Platine 216 und der externen Steuerung 102 zu übertragen. Einige Merkmale der Platine 216 können in dem Mikrofonelement 218 beinhaltet sein.
Wie in den 2-9 veranschaulicht, beinhaltet die Mikrofonbaugruppe 202 eine Einsatzhalterung 220, die zum Bilden einer Schnittstelle und Verbinden mit dem Gehäuse 204 bereitgestellt ist. Die Einsatzhalterung 220 ist so angeordnet, dass sie in der Substratschicht 112 und der Mittelschicht 114 des Dachhimmels 110 unterhalb der A-Oberflächenschicht 116 aufgenommen ist. Die Einsatzhalterung 220 beinhaltet eine Basis 222 mit einem Hohlwellenelement 224, das sich von dieser nach oben erstreckt. Die Basis 222 beinhaltet einen zentralen Bereich 226, der mit dem Wellenelement 224 ausgerichtet ist, wobei in dem zentralen Bereich 226 eine Vielzahl von kleinen Durchlässen 228 bereitgestellt ist. Diese Durchlässe 228 stellen einen Schallweg von der Mikrofonbaugruppe 202 durch die A-Oberflächenschicht 116 und in die Fahrgastzelle des Fahrzeugs bereit. Die Basis 222 stellt zudem eine Ausfütterungsstruktur für die A-Oberflächenschicht 116 aus Gewebe bereit, sodass im Innenraum der Fahrgastzelle keine Vertiefung oder Anzeichen der Mikrofonbaugruppe 202 zu sehen sind. Das Wellenelement 224 kann so konfiguriert sein, dass es in der Öffnung 118 aufgenommen ist, die in der Substratschicht 112 bereitgestellt ist, während die Basis 222 so konfiguriert sein kann, dass sie in dem Hohlraum 120 aufgenommen ist, der in der Mittelschicht 114 bereitgestellt ist. Auch wenn die Basis 222 hierin als relativ dünn veranschaulicht ist und eine allgemein kreisförmige oder Scheibenform aufweist, versteht es sich, dass die Basis 222 nicht auf diese Konfiguration beschränkt ist und dass alternativ andere Formen und Dicken eingesetzt werden können. Gleichermaßen ist das Wellenelement 224 nicht auf die hierin dargestellte allgemein rechteckige Form beschränkt.
Die Mikrofonbaugruppe 202 kann ferner eine Dichtung 230 beinhalten, die so angeordnet ist, dass sie in dem Wellenelement 224 aufgenommen ist, um eine Verbindung der Einsatzhalterung 220 mit dem Gehäuse 204 zu erleichtern. Die Dichtung 230 definiert mindestens einen durchgehenden Kanal 232, der als Luftweg für den Schall dient, der von den Öffnungen 228 durch die Substratschicht 112 zu dem Mikrofonelement 218 wandert. Die Dichtung 230 kann aus einem elastischen Material wie Gummi gebildet sein und kann an die Platine 216 gekoppelt sein. Die Dichtung 230 kann die Montage des Gehäuses 204 und der Einsatzhalterung 220 unterstützen, um etwaige Herstellungstoleranzen zwischen diesen Elementen auszugleichen. Da die Dichtung 230 elastisch ist, kann sie sich an geringfügige Abweichungen in der Ausrichtung des Wellenelements 224 der Einsatzhalterung 220 und des Gehäuses 204 anpassen. Die Dichtung 230 kann zudem eine akustische Dichtungsfunktion zwischen den beiden Kunststoffteilen, dem Wellenelement 224 und dem Gehäuse 204, bereitstellen, um zu verhindern, dass Leckageluft, die in den Kanal 232 eintritt, an unerwünschten Stellen austritt. Wie bei dem Wellenelement 224 ist die Dichtung 230 nicht auf die hierin dargestellte allgemein rechteckige Form beschränkt, und andere Formen und Konfigurationen werden vollständig in Betracht gezogen.
Die Einsatzhalterung 220 ist konfiguriert, um an dem Gehäuse 204 befestigt und an einer Seite der Substratschicht 112 montiert zu sein. In einigen Konfigurationen kann die Basis 222 mit einem Klebstoff an die Substratschicht 112 gebondet sein. Wie am besten in den 6 und 8 gezeigt, kann das Gehäuse 204 einen ersten oder oberen Abschnitt 234 und einen zweiten oder unteren Abschnitt 236 aufweisen. Der obere Abschnitt 234 kann die Platine 216 und das gekoppelte Mikrofonelement 218 unterbringen und der untere Abschnitt 236 kann in das Wellenelement 224 eingreifen, um die Einsatzhalterung 220 mit dem Gehäuse 204 zu verbinden. Wie zum Beispiel am besten in den 4 und 5 gezeigt, kann das Wellenelement 224 ein Montagemerkmal, wie etwa mindestens eine Lasche 238, die sich davon erstreckt, aufweisen, wobei jede Lasche 238 so angeordnet ist, dass sie in einer entsprechenden Nut 240 in dem unteren Abschnitt 236 des Gehäuses 204 aufgenommen ist, um eine Schnappverschlussverbindung zwischen dem Wellenelement 224 und dem Gehäuse 204 zu erzielen. In der dargestellten Anordnung ist der untere Abschnitt 236 an einer Außenseite des Wellenelements 224 aufgenommen und an dieser gesichert. Natürlich versteht es sich, dass das Wellenelement 224 alternativ eine Nut enthalten und der untere Abschnitt 236 eine Lasche aufweisen könnte, dass die Innen- und Außenposition des unteren Abschnitts 236 und des Wellenelements 224 umgekehrt sein könnten oder dass das Gehäuse 204 und die Einsatzhalterung 220 über eine andere mechanische Konfiguration oder über einen Klebstoff aneinander gesichert sein könnten.
Auch wenn das Wellenelement 224 in Bezug auf die Substratschicht 112 als vertikal ausgerichtet dargestellt ist, kann es in anderen Winkeln als neunzig Grad relativ zur Substratschicht 112 ausgerichtet sein, um die Schallsammlung aus unterschiedlichen Richtungen zu verstärken. Die Dichtung 230 kann auch entsprechend eingestellt werden, um einen kontinuierlichen Luftweg durch die Substratschicht 112 zu dem Mikrofonelement 218 zu erzeugen. Somit können die eine oder mehreren Öffnungen 118 die Substratschicht 112 in verschiedenen Winkeln durchschneiden.
In der Ausführungsform, die hierin in den 7 und 9-10 veranschaulicht ist, definiert die Dichtung 230 zwei in Längsrichtung verlaufende Kanäle 232, die durch ein zentrales Element 242 getrennt sind. Das zentrale Element 242 stellt eine strukturelle Unterstützung für die Dichtung 230 bereit, erstreckt sich jedoch möglicherweise nicht über deren gesamte Länge. Die Dichtung 230 ist hierin so dargestellt, dass sie allgemein rechteckige Kanäle 232 aufweist, die rechteckige Luftwege definieren. Unter Bezugnahme auf 7 können die Kanäle 232 einen größeren Querschnitt an einem Bodenbereich 244 der Dichtung 230 neben der Basis 222 im Vergleich zu einem mittleren Bereich 246 der Dichtung 230 aufweisen und können die Kanäle 232 in einen gemeinsamen Luftweg in einem oberen Bereich 248 der Dichtung 230 neben der Platine 216 und dem Mikrofonelement 218 zusammenlaufen, wobei das Mikrofonelement 218 in Fluidverbindung mit dem Kanal/den Kanälen 232 und dem Luftweg/den Luftwegen steht. Es versteht sich, dass die Form und Konfiguration der Kanäle 232 und der definierten Luftwege nicht auf dieses Beispiel beschränkt sind und eine andere Anzahl (z. B. einzeln oder mehr als zwei) und Formen der Kanäle 232 und Luftwege möglich sind. Beispielsweise könnten die Kanäle 232 alternativ eine gleichmäßige Querschnittsfläche entlang der Länge der Dichtung 230 aufweisen. Die Querschnittsfläche und Länge des Kanals/der Kanäle 232 und des/der definierten Luftwegs/Luftwege können ausgewählt sein, um zu einen vorbestimmten Frequenzgang zu führen.
Wie am besten in den 4-5 und 10 gezeigt, kann die Dichtung 230 einen oder mehrere Vorsprünge 250 aufweisen, die sich von dieser nach außen erstrecken und jeweils so bemessen sind, dass sie in einer entsprechenden Öffnung 252 aufgenommen sind, die in dem Wellenelement 224 bereitgestellt ist. Diese zusammenpassende Verbindung zwischen der Dichtung 230 und dem Wellenelement 224 kann dazu dienen, diese Elemente in Bezug zueinander zu positionieren, um eine ordnungsgemäße Position der Dichtung 230 in dem Wellenelement 224 sicherzustellen und die gewünschte Positionierung der Dichtung 230 in Bezug auf den oberen Abschnitt 234 des Gehäuses 204 sicherzustellen, wenn der untere Abschnitt 236 mit der Einsatzhalterung 220 zusammengefügt ist.
Das Mikrofonelement 218 kann auf verschiedene Art und Weise an der Platine 216 montiert sein. Die Montage kann von der Position eines Anschlusses oder Empfängers (nicht gezeigt) des Mikrofonelements 218 abhängen. Der Anschluss oder Empfänger kann der Teil des Mikrofonelements 218 sein, der der Schallwelle ausgesetzt ist. In einigen Konfigurationen kann das Mikrofonelement 218 so montiert sein, dass der Anschluss mit dem Luftweg ausgerichtet ist, der durch die Dichtung 230 gebildet wird, sodass der Luftweg Schall von der Fahrgastzelle des Fahrzeugs zu dem/den Mikrofonelement/en 218 leitet. In einigen Konfigurationen kann das Mikrofonelement 218 auf einer gegenüberliegenden Seite der Platine 216 (z. B. gegenüber dem Luftweg) montiert sein und die Platine 216 eine Rohrleitung 254 definieren (siehe 6-9), um den Luftweg zu dem Mikrofonelement 218 zu verlängern. Der Anschluss des Mikrofonelements 218 kann in Richtung der durch die Platine 216 definierten Rohrleitung 254 montiert sein. In einigen Konfigurationen kann das Mikrofonelement 218 einen zylindrischen Anschluss (nicht gezeigt) definieren, der mit dem Luftweg ausgerichtet ist. In einem Beispiel kann die Rohrleitung 254 in der Platine 216 den zylindrischen Anschluss aufnehmen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können mehrere Mikrofonbaugruppen 202 verwendet werden, um eine unsichtbare Mikrofonanordnung 300 zu erzeugen, wie in 11 veranschaulicht. In diesem Beispiel ist eine Vielzahl von separaten Gehäusen 204 bereitgestellt, von der jedes eine Platine 216 und ein gekoppeltes Mikrofonelement 218 beinhaltet, und eine Einsatzhalterung 220 mit einer Vielzahl von beabstandeten Wellenelementen 224 wird genutzt, um eine Verbindung mit den separaten Gehäusen 204 herzustellen. Die Komponenten und Merkmale der Mikrofonbaugruppe 202, des Gehäuses 204, der Einsatzhalterung 220 und der Dichtung 230, die in Verbindung mit den 2-10 beschrieben sind, können gleichermaßen auf die Anordnung 300 der 11 anwendbar sein. In einer alternativen Ausführungsform, die in 12 veranschaulicht ist, ist eine unsichtbare Mikrofonanordnung 400 gezeigt, die ein gemeinsames Gehäuse 204 beinhaltet, in dem eine Vielzahl von Platinen 216 und gekoppelte Mikrofonelemente 218 montiert sind, und eine Einsatzhalterung 220 mit einer Vielzahl von beabstandeten Wellenelementen 224 wird genutzt, um eine Verbindung mit dem gemeinsamen Gehäuse 204 herzustellen. Die Komponenten und Merkmale der Mikrofonbaugruppe 202, des Gehäuses 204, der Einsatzhalterung 220 und der Dichtung 230, die in Verbindung mit den 2-10 beschrieben sind, können wiederum gleichermaßen auf die Anordnung 400 der 12 anwendbar sein.
Es versteht sich, dass hierin Richtungsbegriffe wie unter anderem oben, unten, obere und untere verwendet werden, um die relative Ausrichtung von Elementen zu beschreiben und dass diese nicht einschränkend sein sollen.
Die unsichtbare Mikrofonbaugruppe 202 (und die Anordnungen 300, 400), die die offenbarte Einsatzhalterung 220 nutzt, bietet den Vorteil, dass die Mikrofonbaugruppe 202 in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs nicht zu sehen ist. Insassen im Fahrzeug bemerken möglicherweise das Vorhandensein der Mikrofonbaugruppe 202 nicht, was eine gleichmäßigere, ungebrochene Dachhimmeloberfläche als bei früheren Gitterkonstruktionen ermöglicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Luftwege durch die A-Oberflächenschicht 116 bedeckt sind, sodass Staub und andere Verunreinigungen nicht eindringen können und daher weniger Probleme mit verringerter Leistungsfähigkeit zu erwarten sind. Hierin offenbarte Ausführungsformen ermöglichen es auch, dass die Mikrofonbaugruppe 202 näher an der A-Oberflächenschicht 116 angeordnet ist, was zu einem lineareren Frequenzgang des Mikrofonelements 218 führt. Die Dichtung 230 fügt das Gehäuse 204 und die Einsatzhalterung 220 mit einer abgedichteten Verbindung zusammen, wodurch der Luftweg/die Luftwege von der Fahrgastzelle des Fahrzeugs zu dem Mikrofonelement 218 definiert werden. Dementsprechend stellt die Mikrofonbaugruppe 202 aufgrund der ordnungsgemäßen akustischen Abdichtung, die durch die Dichtung 230 zwischen der Fahrgastzelle des Fahrzeugs und dem Mikrofonelement 218 bereitgestellt wird, hinten eine verbesserte Geräuschreduzierung bereit.
Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke beschreibende und nicht einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener umsetzender Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62/955134 [0001]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM C423-17 [0015]

Claims

Mikrofonbaugruppe für einen Dachhimmel eines Fahrzeugs, umfassend: ein Gehäuse, das angeordnet ist, um in einer Substratschicht des Dachhimmels aufgenommen zu sein, wobei das Gehäuse einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist; eine Platine, die in dem oberen Abschnitt montiert ist, wobei die Platine ein daran gekoppeltes Mikrofonelement aufweist; eine Einsatzhalterung mit einer Basis und einem Wellenelement, das sich von dieser nach oben erstreckt, wobei die Basis eine Vielzahl von Durchlässen aufweist, die mit dem Wellenelement ausgerichtet ist, wobei das Wellenelement in den unteren Abschnitt eingreift, um die Einsatzhalterung mit dem Gehäuse zu verbinden; und eine Dichtung mit mindestens einem Kanal, der einen Luftweg definiert, der sich hindurch erstreckt, wobei die Dichtung so angeordnet ist, dass sie in dem Wellenelement aufgenommen ist und sich zwischen der Basis und dem oberen Abschnitt erstreckt, wobei die Dichtung eine akustische Abdichtung zwischen der Einsatzhalterung und dem Gehäuse bereitstellt, sodass der Luftweg Schall von einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs durch die Durchlässe zu dem Mikrofonelement leitet.
Mikrofonbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Dichtung an die Platine gekoppelt ist und das Mikrofonelement mit dem Luftweg ausgerichtet ist.
Mikrofonbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Basis durch eine A-Oberflächenschicht des Dachhimmels bedeckt ist, wobei die A-Oberflächenschicht aus einem akustisch durchlässigen Material aufgebaut ist.
Mikrofonbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Basis so angeordnet ist, dass sie an der Substratschicht gesichert und in einem Hohlraum in einer mittleren Schaumschicht des Dachhimmels aufgenommen ist.
Mikrofonbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Wellenelement und der untere Abschnitt des Gehäuses über eine Schnappverschlussanordnung verbunden sind.
Mikrofonbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Dichtung zwei in Längsrichtung verlaufende Kanäle beinhaltet, die durch ein zentrales Element getrennt sind.
Mikrofonbaugruppe nach Anspruch 6, wobei die Kanäle einen größeren Querschnitt an einem Bodenbereich der Dichtung im Vergleich zu einem mittleren Bereich der Dichtung aufweisen und die Kanäle in einen gemeinsamen Luftweg an einem oberen Bereich der Dichtung zusammenlaufen.
Mikrofonbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Dichtung einen oder mehrere nach außen verlaufende Vorsprünge aufweist, die jeweils so bemessen sind, dass sie in einer entsprechenden Öffnung aufgenommen sind, die in dem Wellenelement bereitgestellt ist, um die Dichtung in Bezug auf das Wellenelement anzuordnen.
Dachhimmelbaugruppe für ein Fahrzeug, umfassend: einen Dachhimmel mit einer Substratschicht, die eine Öffnung und eine A-Oberflächenschicht aufweist, die akustisch durchlässig ist und zu einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs hin freiliegt; und eine Mikrofonbaugruppe, die Folgendes beinhaltet ein Gehäuse, das angeordnet ist, um in der Substratschicht aufgenommen zu sein, wobei das Gehäuse einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist; eine Platine, die in dem oberen Abschnitt montiert ist, wobei die Platine ein daran gekoppeltes Mikrofonelement aufweist; eine Einsatzhalterung mit einer Basis und einem Wellenelement, das sich von dieser nach oben erstreckt, wobei die Basis eine Vielzahl von Durchlässen aufweist, die mit dem Wellenelement ausgerichtet ist, wobei das Wellenelement in den unteren Abschnitt eingreift, um die Einsatzhalterung mit dem Gehäuse zu verbinden; und eine Dichtung mit mindestens einem Kanal, der einen Luftweg definiert, der sich hindurch erstreckt, wobei die Dichtung so angeordnet ist, dass sie in dem Wellenelement aufgenommen ist und sich zwischen der Basis und dem oberen Abschnitt erstreckt, wobei die Dichtung eine akustische Abdichtung zwischen der Einsatzhalterung und dem Gehäuse bereitstellt, sodass der Luftweg Schall von der Fahrgastzelle des Fahrzeugs durch die Durchlässe zu dem Mikrofonelement leitet.
Mikrofonanordnung für einen Dachhimmel eines Fahrzeugs, umfassend: mindestens ein Gehäuse, das so angeordnet ist, dass es in einer Substratschicht des Dachhimmels aufgenommen ist; eine Vielzahl von Platinen, die in dem mindestens einen Gehäuse montiert ist, von der jede Platine ein daran gekoppeltes Mikrofonelement aufweist; eine Einsatzhalterung mit einer Basis und einer Vielzahl von beabstandeten Wellenelementen, die sich von dieser nach oben erstreckt, wobei die Basis eine Vielzahl von Durchlässen aufweist, die mit jedem Wellenelement ausgerichtet ist, wobei das Wellenelement mit dem mindestens einen Gehäuse verbunden ist, und eine Vielzahl von Dichtungen, von der jede mindestens einen Kanal aufweist, der einen Luftweg definiert, der sich hindurch erstreckt, wobei jede Dichtung so angeordnet ist, dass sie in einem der Vielzahl von beabstandeten Wellenelementen aufgenommen ist und sich zwischen der Basis und dem mindestens einen Gehäuse erstreckt, wobei die Vielzahl von Dichtungen eine akustische Abdichtung zwischen der Einsatzhalterung und dem mindestens einen Gehäuse bereitstellt, sodass der Luftweg Schall von einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs durch die Durchlässe zu jedem Mikrofonelement leitet.