EA002738B1 - Пассажирское транспортное средство, в котором установлен громкоговоритель с панельным акустическим излучающим элементом - Google Patents

Abstract

Транспортное средство с пассажирским салоном или конструктивная часть транспортного средства, содержащие, по меньшей мере, один громкоговоритель с акустическим излучателем распределенного режима, имеющим ячеистый сердечник, заключенный между внешними слоями оболочки, и преобразователь, установленный на излучателе для возбуждения изгибных колебаний, которые вызывая в излучателе резонанс, обеспечивают выработку звука. Ячеистый сердечник или, по меньшей мере, один из внешних слоев оболочки, или ячеистый сердечник и, по меньшей мере, один из внешних слоев оболочки выполнены как единое целое с конструктивной частью пассажирского салона.

Description

Изобретение относится к пассажирским транспортным средствам, а более конкретно, к встроенным громкоговорителям для пассажирских транспортных средств, содержащим панельные излучающие элементы.

Предшествующий уровень техники

Из заявки Великобритании № 2262861А известен панельный громкоговоритель, содержащий резонансный многотональный излучающий элемент, выполненный в виде неразъемной трехслойной панели, образованной двумя поверхностными слоями материала с размещенной между ними ячеистой конструкцией с поперечно направленными ячейками, где панель выполнена таким образом, что имеет отношение жесткости на изгиб (В) во всех направлениях к кубу массы панели на единичной площади (μ) поверхности не менее 10, а также содержащий крепежное средство, с помощью которого панель поддерживается или прикрепляется к опоре с обеспечением подвижности при отсутствии демпфирования, и электромеханическое средство возбуждения, связанное с панелью, которое служит для создания многотонального резонанса в излучающей панели при подаче на громкоговоритель электрического сигнала в рабочем диапазоне частот.

В патенте США № 4392027 (Мессершмитт) раскрыт громкоговоритель, который выполнен за одно целое с внутренней облицовкой летательного аппарата или эквивалентных ей средств или в виде ячеистой панели. Указанные внутренняя облицовка и ячеистые панели должны быть гибкими.

Сущность изобретения

В вариантах осуществления настоящего изобретения использованы элементы, свойства, конструкция и конфигурация которых в общем виде и/или конкретно раскрыта в находящейся в процессе одновременного рассмотрения Международной заявке № ХУО97/09842 с той же датой подачи. Эти элементы обладают способно стью к поддержанию и распространению подводимой энергии колебания посредством упругих волн в рабочей области (рабочих областях), проходящих поперек толщины элемента (элементов), причем часто, но необязательно, к кромкам. Элементы выполнены с анизотропией изгибной жесткости или без нее с обеспечением возможности образования составляющих резонансных колебаний, распределенных по всей указанной области (всем указанным областям), что способствует акустической связи с окружающим воздухом, и имеют для преобразовательного средства заранее определенные предпочтительные места или участки в пределах указанной области, при этом, в частности, активные или подвижные части элементов являются эффективными в части создания акустических колебаний в указанной области (указанных областях), а сигналы, обычно электрические, соответствующие акустическим, вызывают такие колебания. В находящейся в процессе одновременного рассмотрения Международной заявке № ^097/09842 рассмотрены случаи применения таких элементов как в «пассивных» акустических устройствах без преобразовательного средства, к примеру в предназначенных для создания реверберации, для осуществления акустической фильтрации или для «озвучивания» пространства или помещения, так и в «активных» преобразовательных устройствах с преобразовательным средством, к примеру в чрезвычайно широкополосных источниках звука или в громкоговорителях, когда поданные входные сигналы преобразуются в указанный звук, а также в микрофонах, в которых звук преобразуется в сигналы иного вида.

Настоящее изобретение конкретно относится к активным акустическим устройствам в виде громкоговорителей, которые предназначены для использования в пассажирских транспортных средствах, к примеру в автомобиле, летательном аппарате, на пароходе, в железнодорожных вагонах и т.д.

Такие элементы, как указанные выше, названы акустическими распределительными излучателями, и их свойства подразумеваются такими, как в вышеупомянутых заявках, а/или, в противном случае, такими, которые специально оговорены в данной заявке.

Предлагаемое изобретение раскрывает транспортное средство, имеющее пассажирский салон, в котором установлен громкоговоритель, отличающееся тем, что громкоговоритель содержит жесткий легкий элемент, обладающий способностью к поддержанию и распространению подводимой энергии колебания посредством упругих волн, по меньшей мере, в одной рабочей области поперек толщины элемента для получения составляющих резонансного колебания, распределенных по указанной, по меньшей мере, одной области, и имеющий заранее определенные предпочтительные места или участки в пределах указанной области для преобразователя, а также имеющий преобразователь, установленный полностью и исключительно на указанном элементе в одном из указанных мест или участков, для возбуждения колебания элемента, чтобы вызвать резонанс с образованием акустического излучателя, который при резонансе создает акустический сигнал. Также отличием предлагаемого транспортного средства является узел, образованный в/или конструктивной части пассажирского салона, и тем, что излучатель выполнен за одно целое с этим узлом. Излучатель может содержать ячеистую основу, заключенную между поверхностными слоями, и при этом один из поверхностных слоев выполнен за одно целое с образованным узлом. Указанный один поверхностный слой может быть тонким по сравнению со средней толщиной стенки узла.

Указанный один поверхностный слой может быть окружен канавкой в узле, при этом канавка служит упругим обрамлением для излучателя. Канавка может быть щелевидной для повышения податливости подвески. Излучатель может быть выполнен за одно целое с пассажирским креслом в транспортном средстве. Излучатель может быть выполнен за одно целое с облицовкой двери пассажирского салона. Излучатель может быть выполнен за одно целое с интерьером пассажирского салона.

Другим аспектом предлагаемого изобретения является узел транспортного средства, содержащий громкоговоритель, отличающийся тем, что содержит элемент, обеспечивающий поддержание и распространение подводимой энергии колебания посредством упругих волн, по меньшей мере, в одной рабочей области, проходящей поперек его толщины, для получения составляющих резонансного колебания, распределенных по указанной, по меньшей мере, одной области, и имеющий для преобразовательного средства определенные предпочтительные места или участки в пределах указанной области, а также имеющего преобразователь, установленный на указанном элементе в одном из указанных мест или участков для возбуждения колебания элемента, чтобы вызвать резонанс с образованием звукового излучателя, который при резонансе создает звуковой сигнал.

Краткое описание чертежей

Изобретение схематично иллюстрируется посредством примера в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых фиг. 1 - графическое изображение распределительного громкоговорителя, раскрытого в находящейся в процессе одновременного рассмотрения Международной заявке № №0

97/09842;

фиг. 2а - частичное сечение по линии А-А на фиг. 1;

фиг. 2Ь - увеличенное поперечное сечение распределительного излучателя, показанного на фиг. 2а, которое иллюстрирует две альтернативные конструкции;

фиг. 3 - вид пассажирской кабины транспортного средства;

фиг. 4 - частичное поперечное сечение узла из фиг. 3;

фиг. 5 - вид двери автомобиля согласно известному уровню техники;

фиг. 6 - вид двери автомобиля в соответствии с изобретением;

фиг. 7 - частичное поперечное сечение узла из фиг. 6;

фиг. 8 - вид автомобиля, и фиг. 9 - частичное поперечное сечение узла из фиг. 8.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Обратимся к фиг. 1, на которой показан панельный громкоговоритель 81, который раскрыт в находящейся в процессе одновременного рассмотрения Международной заявке № №097/09842, содержащий прямоугольную раму 1, заключающую в себе по внутреннему контуру упругую подвеску 3, которая поддерживает звукоизлучающую распределительную панель 2. Преобразователь 9, например такой, как подробно описан в находящихся в процессе одновременного рассмотрения Международных заявках №№ №097/09859, №097/09861, №097/09858 с той же датой подачи, который установлен целиком и исключительно на панели 2 или в ней в заранее определенном месте, задаваемом координатами х и у, при этом положение места рассчитывается так, как описано в находящейся в процессе одновременного рассмотрения Международной заявке № №097/09842 с той же датой подачи, с целью возбуждения упругих волн в панели, чтобы вызвать резонанс панели для излучения акустического сигнала.

Преобразователь 9 возбуждают с помощью усилителя 10 сигналов, например, с помощью усилителя звуковой частоты, соединенного с преобразователем 9 посредством проводов 28. Требования к нагрузочной способности и к мощности усилителя могут быть совершенно обычными, аналогичными требованиям в случае применения известных конусных громкоговорителей, с учетом чувствительности порядка (8688) дБ/Вт при озвучивании помещения. Импеданс нагрузки усилителя имеет, главным образом, активный характер при сопротивлении 6 Ом, необходимая мощность находится в пределах (20-80) Вт. Когда основа панели и/или поверхностные слои выполнены из металла, их можно изготовить так, что они будут исполнять роль теплоприемника для преобразователя с целью удаления тепла от подвижной катушки и, таким образом, улучшения передачи энергии.

На фиг. 2а и 2Ь представлены типичные частичные поперечные сечения громкоговорителя 81 по фиг. 1. На фиг. 2а показано, что рама 1, подвеска 3 и панель 2 связаны друг с другом посредством клеевых стыковых соединений 20. В качестве рамы можно использовать легкий каркас, к примеру картинную раму, выполненную из экструдированного металла, например, из алюминиевого сплава, или из пластика. Удовлетворяющие требованиям материалы для обрамления включают упругие материалы, к примеру пенорезину и пенопласты. Подходящие клеи для соединений включают эпоксидные, акриловые, цианакрилатные и тому подобные клеи.

На фиг. 2Ь в увеличенном масштабе показано, что панель 2 представляет собой жесткую панель, имеющую основу 22, например, из жесткого вспененного пластика 97, к примеру из поливинилхлорида с межмолекулярными связями, или в виде ячеистой матрицы 98, т.е. сотовой матрицы из металлической фольги, пласти5 ков или эквивалентных им с ячейками, вытянутыми поперек плоскости панели, при этом основа охвачена противолежащими поверхностными слоями 21, например, из бумаги, картона, пластиков или из металлической фольги или металлического листа. Когда поверхностные слои выполнены из пластиков, их можно для повышения модуля упругости армировать волокнами, например, из углерода, стекла, Кевлара (зарегистрированный товарный знак) или эквивалентных материалов, способом, в сущности, хорошо известным.

Исследовавшиеся слоистые материалы для поверхностного слоя и армирования включают углерод, стекло, Кевлар, Номекс (зарегистрированный товарный знак), т. е. арамидные и другие волокна в виде различных слоев и переплетений, а также бумагу, многослойные бумаги и различные синтетические пластиковые пленки с высоким модулем упругости, такие как Майлар (зарегистрированный товарный знак), Каптан (зарегистрированный товарный знак), пластики на основе поликарбонатов, фенолов, простых полиэфиров или родственные пластики, и, кроме того, армированные пластики и т.д., металлический лист или фольгу. Исследование показателя Вектра для жидкокристаллических термопластов показало, что их можно использовать для литья под давлением сверхтонких поверхностных слоев или оболочек минимального размера, например, диаметром 30 см. В этом материале осуществляется самообразование ориентированной в направлении инжекции кристаллической структуры, эта ориентация является предпочтительной для хорошего распространения энергии на высоких звуковых частотах от точки возбуждения к периметру панели.

Кроме того, такая формовка этого и других термопластов позволяет образовать с помощью пресс-формы элементы установки и центрирования, такие как канавки или кольца, для точного размещения деталей преобразователя, например, подвижной катушки и подвески магнита. Дополнительно расчетным путем было установлено, что при использовании некоторых нетвердых материалов для основы выгодно в определенном месте увеличивать толщину поверхностного слоя, например, на участке или в кольцевом пространстве, простирающемся на расстояние вплоть до 150% диаметра преобразователя, с целью усиления этого участка и улучшения прохождения энергии колебаний в панель. Посредством этого можно улучшить высокочастотную характеристику мягких вспененных материалов.

При выборе слоистых материалов для основы исследовались сборные конструкции сотовых панелей или гофров, изготовленные из листов или фольги алюминиевого сплава, Кевлара,

Номекса, из обыкновенных или проклеенных бумаг и из различных пленок на основе синтетических пластиков, а также из вспененных пластиков или пенопластов или целлюлозных материалов, даже из аэрогельных металлов, имеющих соответственно низкую плотность. Некоторые слоистые материалы, подходящие для основы, обладают свойством самооблицовки, используемым при их производстве, и/или, иначе, имеют достаточную жесткость для применения без ламинирования между поверхностными слоями. Ячеистый материал для основы, имеющий хорошие характеристики, известен под торговым названием «Рохасель», и его можно использовать в качестве излучающей панели без поверхностных слоев. В практическом смысле задача заключается в обеспечении конечных значений подвижности и жесткости, соответствующих конкретной цели, включая, в особенности, оптимизацию жесткости конструкции основы, поверхностных слоев и переходных участков между ними.

В некоторых из предпочтительных конструкций панели использованы поверхностные слои из металла или из сплава металлов или, альтернативно, применено армирование углеродным волокном. В обоих случаях, а также при выполнении сотовой основы из сплава типа аэрогель или из металла, наблюдается заметный эффект экранирования радиочастот, который имеет значение при наличии требований, касающихся электромагнитной совместимости. Известные панели или конусные громкоговорители не обладают способностью экранировать электромагнитное излучение,

В дополнение к этому предпочтительные виды пьезоэлектрических и электродинамических преобразователей имеют пренебрежимо малый уровень электромагнитного излучения или магнитного поля рассеяния. Обычные громкоговорители создают значительное магнитное поле вплоть до расстояния 1 м, если только не принимать специфических мер по его компенсации.

Когда при практическом применении важно сохранить экранирование, можно осуществить соединение с проводящими частями соответствующей панели с металлическими слоями, кроме того, для закрепления кромки панели можно использовать электропроводный вспененный материал или аналогичный связующий материал.

Подвеска 3 может демпфировать кромки панели 2 с целью предотвращения излишнего перемещения кромки панели. Дополнительно или альтернативно можно усилить демпфирование, например, с помощью накладок, прикрепленных к панели в выбранных местах с целью как ограничения избыточного перемещения, так и для равномерного распределения резонансов по панели. Накладки можно выполнить из материала на основе битума, который обычно используют в акустических экранах громкоговорителей, или из упругого или жесткого полимерного листового материала. Некоторые мате002738 риалы, особенно бумага и картон, в том числе некоторые материалы основы, обладают свойством самодемпфирования. Когда это необходимо, демпфирование в конструкциях панелей можно усилить путем применения упругих после отверждения клеев вместо жестких после отверждения клеев.

Указанное эффективное избирательное демпфирование предполагает конкретное наложение на панель, включая ее листовой материал, средств, постоянно связанных с ней. Кромки и углы могут быть особенно значимыми для основной и менее диспергированных низкочастотных колебаний панели. Прикрепление демпфирующих средств может привести к тому, что панель вместе с ее указанным листовым материалом станет полностью стержневой системой, хотя часто углы оставляют относительно свободными, например, в случае необходимости работы на более низких частотах. Средствами крепления могут быть клеи или самоприклеивающиеся материалы. Другие виды полезного демпфирования, особенно относящиеся к достижению более тонких эффектов и/или к воспроизведению средних и высоких частот, могут быть осуществлены с помощью соответствующей массы или масс, прикрепляемых к листовому материалу в серединах предварительно определенных мест указанного участка.

Описанная выше акустическая панель является двунаправленной. Звуковая энергия, исходящая с тыльной стороны, ненамного отличается по фазе от энергии с передней стороны.

Следовательно, выгоды от полного суммирования акустической энергии в помещении, от равномерного частотного распределения звуковой энергии, от подавления эффектов отражения и стоячих волн сочетаются с преимуществом создания естественного звукового пространства и атмосферы при воспроизведении звукозаписи.

Хотя излучение акустической панели является, главным образом, ненаправленным, доля фазовой информации возрастает при отклонении от оси. Для улучшения локализации искусственного стереофонического образа громкоговорители размещают, как и картины, на той высоте, на которой обычно находится человек, сравните выгоду от размещения с умеренным отклонением осей, при котором оптимизируется стереофонический эффект для обычным образом расположенного слушателя. Точно так же треугольная геометрия (слева/справа) обеспечивает для слушателя дополнительную угловую составляющую. Поэтому достигается хороший стереофонический эффект.

По сравнению с воспроизведением, обеспечиваемым обычным громкоговорителем, существует дополнительное преимущество для группы слушателей. Присущая акустической панели дисперсионная природа звукоизлучения приводит к тому, что уровень громкости не подчиняется закону обратных квадратов для расстояния от эквивалентного точечного источника. Поскольку с увеличением расстояния интенсивность спадает намного медленнее, чем определяется законом обратных квадратов, то, следовательно, для смещенных и неправильно расположенных слушателей поле интенсивностей панельного громкоговорителя создает лучший стереофонический эффект по сравнению с полем обычных громкоговорителей. Это происходит потому, что для смещенного от центра слушателя не существует двух проблем, связанных с соседством ближайшего громкоговорителя: это, во-первых, излишнего увеличения громкости ближайшего громкоговорителя и, вовторых, соответствующего снижения громкости дальнего громкоговорителя.

Дополнительные преимущества, которые вытекают из панельного громкоговорителя, заключаются во внешней привлекательности, в хорошем качестве звука, в возможности иметь только один преобразователь и в отсутствии пересечения во всем диапазоне звукоизлучения от каждой диафрагмы панели.

На фиг. 3 и 4 показан салон 102 пассажирского транспортного средства, например, самолета, железнодорожного вагона, автобуса или парома, имеющий ряды пассажирских кресел 103, в спинках 203 которых установлены громкоговорители 81. Как обычно, спинки 203 сидений изготовлены литьем из подходящих пластиков.

Как показано более детально на фиг. 4, литые спинки 203 сидений 103 выполнены, как правило, с прямоугольными, относительно тонкими участками 2, ограниченными канавками 100. Эти участки 2 подкреплены на своих внутренних поверхностях легкой ячеистой основой 22, которая снабжена внутренним поверхностным слоем 21 с целью образования легкой панели 2 с многомодовым излучением описанного выше вида, например, со ссылками на фиг. 1 и 2.

Канавки 100 эффективно действуют как упругая подвеска 3, а соседние участки спинки 203 сиденья образуют раму 1. Преобразователь 9, например, такого вида, какой описан подробно в указанных выше, находящихся в процессе одновременного рассмотрения Международных заявках №№ №097/09859, №097/09861, №097/09858, прикреплен к каждой панели 2 и предназначен для возбуждения упругих волн в панелях, чтобы вызвать резонанс в них с целью создания акустического сигнала.

На фиг. 5 показана изнутри обычная дверь 140 автомобиля, в которой модуль обычного конусного громкоговорителя 42 поршневого типа установлен в полости 141, образованной в литой или прессованной облицовке 104 двери. Обычное следствие работы такой установки заключается в том, что звук, излучаемый громкоговорителем 42, направлен к ногам пассажиров, при этом проблема усугубляется направ ленными характеристиками обычных громкоговорителей.

На фиг. 6 показана дверь 140 автомобиля, имеющая облицовку 104 двери с полостью 141, содержащей громкоговоритель 81 в соответствии с настоящим изобретением.

Как обычно, облицовку 104 двери отливают или прессуют из пластиков или фибрового картона. Облицовку образуют, как правило, с прямоугольным тонким участком 2, ограниченным выемкой 100. Участок 2 по своей внутренней поверхности скреплен с легкой ячеистой основой 22, которая снабжена внутренним поверхностным слоем 21 с целью образования жесткой легкой панели 2 с многотональным излучением описанного выше вида со ссылками на фиг. 1 и 2. Канавка эффективно исполняет роль упругой подвески 3, а соседние участки облицовки 104 образуют раму 1. Канавка может быть щелевидной, как было описано со ссылкой на фиг. 4.

Преобразователь 9, например, такого вида, как описанный подробно в указанных выше, находящихся в процессе одновременного рассмотрения Международных заявках №№ №О 97/09859, №097/09861, №097/09858, прикреплен к панели 2 для возбуждения упругих волн в панели, чтобы вызвать в ней резонанс с целью получения акустического сигнала. Широкая дисперсия звука, создаваемого громкоговорителем согласно изобретению, обеспечивает улучшенное звуковое поле для пассажиров транспортного средства при уменьшенном количестве локальных «горячих» точек.

На фиг. 8 и 9 показан автомобиль 106, в котором громкоговорители 81 предусмотрены в полке 105 для мелкого багажа в задней части автомобиля. Следует заметить, что полка для мелкого багажа разделена в продольном направлении с помощью конструктивного ребра 43 на два участка с целью образования стереофонической пары громкоговорителей 81. В остальном конфигурация громкоговорителей является такой, как показана на фиг. 6 и 7.

Claims (8)

1. Транспортное средство, имеющее пассажирский салон, в котором установлен, по меньшей мере, один громкоговоритель, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из установленных громкоговорителей содержит акустический излучатель распределенного режима, имеющий ячеистый сердечник, заключенный между внешними слоями оболочки, на указанном излучателе установлен преобразователь, возбуждающий в указанном излучателе изгибные колебания, которые вызывая в излучателе резонанс, обеспечивают выработку звука, причем ячеистый сердечник или, по меньшей мере, один из внешних слоев оболочки, или ячеистый сердечник и, по меньшей мере, один из внешних слоев оболочки выполнены как единое целое с конструктивной частью пассажирского салона.

2. Транспортное средство по п. 1, отличающееся тем, что указанный один из внешних слоев выполнен более тонким по сравнению со средней толщиной указанной конструктивной части пассажирского салона.

3. Транспортное средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что указанный один из внешних слоев окружен канавкой, выполненной в указанной конструктивной части пассажирского салона, причем указанная канавка представляет собой упругую подвеску для излучателя.

4. Транспортное средство по п.3, отличающееся тем, что указанная канавка выполнена щелевидной для повышения податливости подвески.

5. Транспортное средство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один излучатель расположен, по меньшей мере, в одном пассажирском кресле транспортного средства.

6. Транспортное средство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один излучатель расположен, по меньшей мере, в одной двери транспортного средства.

7. Транспортное средство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один излучатель расположен, по меньшей мере, в одной детали внутренней отделки пассажирского салона транспортного средства.

8. Конструктивная часть транспортного средства, содержащая, по меньшей мере, один громкоговоритель, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один из указанных громкоговорителей содержит акустический излучатель распределенного режима, имеющий ячеистый сердечник, заключенный между внешними слоями оболочки, на указанном излучателе установлен преобразователь, возбуждающий в указанном излучателе изгибные колебания, которые вызывая в излучателе резонанс, обеспечивают выработку звука, причем ячеистый сердечник или, по меньшей мере, один из внешних слоев оболочки, или ячеистый сердечник и, по меньшей мере, один из внешних слоев оболочки выполнены как единое целое с указанной конструктивной частью.