EP3954133B1 - Vibration actuator for rigid structures for high-performance bass playback in automobiles - Google Patents

Vibration actuator for rigid structures for high-performance bass playback in automobiles Download PDF

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EP3954133B1
EP3954133B1 EP20718308.8A EP20718308A EP3954133B1 EP 3954133 B1 EP3954133 B1 EP 3954133B1 EP 20718308 A EP20718308 A EP 20718308A EP 3954133 B1 EP3954133 B1 EP 3954133B1
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magnet
housing
spring
spring element
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Dimitrios Patsouras
Robert Joest
Jens Friedrich
Johannes Kerkmann
Pascal KÖHLER
Karsten Moritz
Robert Wick
Stephan Eisele
Charalampos Ferekidis
Philipp Neubauer
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Continental Engineering Services GmbH
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Continental Engineering Services GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to an actuator for exciting at least one component of a motor vehicle with vibrations, a component arrangement with such an actuator and a motor vehicle with such a component arrangement.
  • Audio playback from sources such as radio, CD or electronic recordings are standard in today's motor vehicles.
  • the audio signal is usually divided into different frequency ranges and played back using elements optimized for each.
  • loudspeakers that are sufficiently heavy and large as well as large volumes are required in order to produce a correspondingly powerful sound.
  • the typically high weight of such loudspeakers has a negative impact on fuel consumption and thus also on pollutant emissions and range.
  • Loudspeakers for the reproduction of particularly low tones are often integrated into a housing in the vehicle interior. This already includes the resonance volume adapted to the loudspeaker.
  • loudspeaker-housing combinations have the disadvantages mentioned above, such as, in particular, a large volume and a high weight.
  • the invention relates to an actuator for exciting at least one component of a motor vehicle with vibrations.
  • the actuator has a housing which is designed to be connected to the component.
  • the actuator has an electrical coil which is rigidly connected to the housing and is designed to generate a magnetic field when an electrical current flows through it.
  • the actuator has a magnet which is arranged in the housing for limited movement.
  • the actuator has at least one first pole plate, which is assigned to the magnet, wherein the outwardly directed surface of a first pole plate, i.e. facing away from the magnet, is concave, so that it has a greater thickness on the outer edge than in its center.
  • the at least one component which is excited to vibrate by the actuator is particularly preferably a structure of several components, most preferably comprising the housing.
  • the actuator can preferably excite such components to oscillate in a suitable manner, which in turn can emit airborne sound.
  • the use of such actuators in motor vehicles allows a considerable saving of space and weight compared to known loudspeakers used in motor vehicles.
  • the actuator is designed for a rigid structure as a component to be stimulated for high-performance bass reproduction in the automotive sector.
  • the actuator does not emit sound itself, but rather stimulates structures present in the vehicle, at least one of which is a component to be excited, to vibrate. This excitation causes the structure to form vibrations and ultimately radiate sound in an advantageous manner compared to conventional subwoofers. No additional resonance volume is necessary. The installation space requirement is reduced to a minimum.
  • the actuator is advantageously 5-10 times smaller and 2-5 times lighter than a conventional subwoofer.
  • the performance of the bass reproduction - especially with regard to extreme power peaks and sustained maximum load - far exceeds that of conventional subwoofers.
  • One purpose of the actuator can be, for example, to generate vibrations or oscillations in order to achieve radiation of airborne sound or sound reproduction using suitable structure(s).
  • the structure expediently comprises several components, in particular components connected to one another, which are jointly or partially excited to vibrate.
  • the actuator is preferably designed so that it is particularly suitable for reproducing deep tones or bass reproduction, the actuator being suitable for frequencies below 100 Hz or 200 Hz, in particular below 100 Hz or 200 Hz down to at least 60 Hz, particularly preferably down to to at least 40Hz, in each case expediently with an amplitude drop of up to -6dB, in particular -3dB, is suitable or is also suitable.
  • the actuator is expediently designed to reproduce a maximum sound pressure level of at least 100dB.
  • the actuator is particularly designed so that it can continuously generate a sound pressure level of at least 80dB for at least an hour.
  • the housing of the actuator is preferably connected directly to the component or indirectly via at least one fastening means.
  • the connection between the housing and the component is directly or indirectly designed to be essentially rigid and/or stiff.
  • the component is expediently designed as one of the following structures of a motor vehicle, floor panel, door structure panel, trunk lid, spare wheel well, roof structure, cross member, fender, side member, door support, front wall or frame part and in particular as one of the following structures floor panel, trunk lid, or front wall.
  • This structure is particularly preferably designed as carbon and/or glass fiber reinforced plastic GRP and/or carbon fiber reinforced plastic CFK.
  • the preferred rigid arrangement of the electrical coil in the housing effectively prevents relative movements between the coil and the housing. This can prevent wear and tear on components that may rub against each other. This may also apply to a cable for connecting the electrical coil, which will be discussed in more detail below.
  • the vibrations are preferably mechanical vibrations. This can be expressed, for example, in a vibration of the actuator. Such vibrations can be transmitted to at least one component, which then also carries out corresponding vibrations.
  • the vibrations of the actuator are preferably vibrations which, in particular after transmission to at least one component, lead to the emission of airborne sound waves or to the generation of sound waves, which then spread further through the air.
  • the vibrations can have frequencies between 20 Hz and 20 kHz, which roughly corresponds to a typical human hearing range.
  • the actuator preferably has an electrical connection, for example by means of a plug or clamp connection, which can be completely or partially integrated into the housing and is electrically connected to the coil.
  • a cable can be used for this. This can form an electrical connection between the connection and the coil.
  • Such a cable can also be used, for example, to locate the electrical connection away from the housing.
  • the electrical connection is advantageously rigidly connected to the housing. In this way, in particular, a relative movement between the electrical connection and the housing can be prevented, which can prevent wear.
  • An electrical connection between the electrical connection and the coil is preferably completely fixed to the housing. This allows a relative movement between the electrical connection, for example a cable, and the Housing can be effectively prevented. This avoids friction and fatigue of the materials and thus wear and tear.
  • the magnet can preferably be excitable and/or deflectable in particular by means of the magnetic field generated by the coil. This can generate vibrations.
  • the magnet can preferably be movable in only one spatial direction defined in the housing.
  • a spatial direction can correspond to a combination of one direction and an exactly opposite direction. In other words, the magnet can be moved one-dimensionally along an axis defined in the housing.
  • the actuator preferably has a spring arrangement which is designed to bias the magnet into a rest position. From this rest position, the magnet can then be deflected in particular by means of the magnetic field generated by the coil, which has already been mentioned.
  • the spring arrangement can preferably be designed to prestress the magnet to the rest position along every possible direction of movement.
  • the possible directions of movement can, for example, be those directions which are defined by the spatial direction already mentioned above.
  • the spring arrangement preferably has a first spring element and a second spring element, the magnet being held between the first spring element and the second spring element.
  • the first spring element preferably biases the magnet in a first direction.
  • the second spring element preferably biases the magnet in a second direction or orientation that is opposite to the first. This can be particularly advantageous if, as already mentioned above, the magnet can be moved in one spatial direction or only in one dimension. The magnet is then biased in both directions by the spring arrangement.
  • the spring element or the first spring element has a number of spring arms for biasing the magnet.
  • the second spring element also preferably has a number of spring arms for prestressing the magnet.
  • the magnet can in particular be attached at a respective point at which the spring arms come together.
  • the spring arms of the first spring element can preferably be arranged in a star shape or spiral shape.
  • the spring arms of the second spring element can also preferably be arranged in a star shape or spiral shape.
  • the magnet can be attached in the middle of such a star shape, with the resulting spring effect proving to be advantageous.
  • the arrangement of the spring arms is expediently designed symmetrically or, alternatively, preferably asymmetrically in order to prevent natural vibrations.
  • the asymmetry is particularly preferably designed as a rotational asymmetry or as a translational asymmetry.
  • the material thickness or material thickness of the spring elements can preferably be constant or, in particular, of different thicknesses. It is therefore advisable to provide different thicknesses at different points of the spring elements in order to achieve special vibration properties and special restoring characteristics of the spring. For example, a spring element can be given a more pronounced progressive restoring characteristic through profiling.
  • At least one spring arm or the spring arms and/or at least one spring element is expediently designed to be profiled in order to further improve the rigidity and the vibration properties.
  • the profiling is there particularly preferably carried out by at least one rib and/or at least one bead and/or at least one edge and/or at least one curvature, very particularly preferably for each spring arm and/or each spring element.
  • the first spring element and the second spring element are as far apart as possible within the housing and/or arranged at opposite ends of the housing. This allows the best possible generation of the spring force to be achieved, in particular in that a position of the housing can be freely selected.
  • the magnet is suitably biased into its rest position in any position of the housing relative to the earth's surface or to another external element and can be deflected as intended by the magnetic field without restriction.
  • the greatest possible distance can refer in particular to the spatial direction already mentioned above, which indicates an axial movement of the magnet.
  • the spring elements can be made, for example, from plastics, metals or composite materials. This can influence the acoustic behavior. In particular, the damping behavior of the spring elements can be influenced by this.
  • the spring elements are, in particular additionally, coated, for example with one or more plastics with relatively high damping or with relatively high-mass materials, in order to dampen and/or detune the natural vibration behavior of the spring elements.
  • the magnet can preferably be movable within the coil.
  • the mobility within the coil results in a particularly good effect of the magnetic field generated by the coil.
  • the actuator preferably has a ring as a housing or housing part, which surrounds the coil and is made of magnetically conductive and/or heat-conducting material. By designing it from magnetically conductive material, a magnetic connection can preferably be generated on the side of the coil.
  • the housing of the actuator is made of a material with a thermal conductivity of at least 25 W/(m K), in particular at least 40 W/(m K).
  • This heat can arise in particular from the current flowing through the coil and possible friction effects due to the moving magnet.
  • this heat can preferably be dissipated, for example to components connected to the housing or the component to be excited. Overheating of the actuator is thereby advantageously prevented.
  • the housing of the actuator preferably has a heat capacity of at least 0.08 kJ/K, in particular at least 0.1 kJ/K. Due to this particularly high specific heat capacity, high heat input resulting from temporary load peaks can be absorbed by the coil.
  • the fixed connection of the coil to the housing can preferably be produced by an adhesive connection made of relatively highly thermally conductive adhesive.
  • the adhesive has a thermal conductivity of at least 0.8 W/(m K), in particular at least 1 W/(m K).
  • the layer thickness of the adhesive is expediently a maximum of 0.3 mm, in particular less than 0.1 mm. This ensures efficient heat dissipation from the coil into the housing.
  • the coil carrier of the coil which is firmly connected to the housing, is made of a relatively highly thermally conductive material with a thermal conductivity of at least 0.8 W/(m K), in particular at least 1 W/(m K), in order to achieve a To ensure efficient heat dissipation from the coil into the housing.
  • the inner surface of the housing which is connected to the coil and/or the coil support by means of an adhesive connection, is structured and/or profiled.
  • the inner surface or the surface of the interior of the housing in particular in the area in which it is connected to the coil and/or the coil support, has, for example, rectangular profiles and/or triangular profiles and/or sinusoidal profiles and/or circular arc profiles as surface structuring, to ensure efficient heat dissipation from the coil into the housing by increasing the contact surface.
  • further profiles/ribs can expediently be applied to the outside of the housing, which ensure improved heat transfer into the environment.
  • the housing has a first cover cap at a first axial end with respect to the coil.
  • This can in particular be made of plastic, of a non-magnetically conductive and/or of a non-heat-conducting material or of a heat-conducting material.
  • the housing can have a second cover cap at a second axial end with respect to the coil. This can also be made in particular from plastic, from a non-magnetically conductive and/or from a non-heat-conducting material or from a heat-conducting material.
  • a magnetic flux can be kept completely or partially in the housing, which, for example, prevents interference with other components.
  • a magnetic flux can be kept completely or partially in the housing, which, for example, prevents interference with other components.
  • heat emission from the actuator to a contacting element can be prevented or reduced.
  • Plastics such as PA6 (polyamide 6), ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) or PP (polypropylene) are preferably used as non-heat-conducting, non-magnetically conductive materials.
  • a three-part structure of the housing i.e. with a ring and two cover caps, can be provided.
  • a respective cover cap can also be designed to be heat-conducting, for example.
  • it cannot be designed to be magnetically conductive at the same time. This allows heat to be transferred to another element, which prevents the actuator from overheating.
  • aluminum or magnesium can be used as a thermally conductive and non-magnetically conductive material.
  • the housing preferably has an externally accessible bore with an internal thread or another externally accessible fastening means.
  • a fastening means can also be designed, for example, as a through hole without a thread or in another suitable manner.
  • the housing can, for example, be additionally fastened rigidly to an element other than the already mentioned component of the motor vehicle, for example to a body or to a floor of the motor vehicle. This allows a reference to another element, in particular a more rigid element, to be established, so that the component can be excited in an advantageous manner.
  • the magnet preferably has a mass which is in a range between 80% of the mass of the other components of the actuator and 120% of the mass of the other components of the actuator. Such values have proven to be particularly advantageous from an acoustic point of view.
  • the housing can preferably be designed to be completely or essentially radially symmetrical. This has proven to be an easy design to manufacture and use. However, other designs, for example a square, square, rectangular or a design with a different number of corners, are also possible.
  • the housing can, for example, be closed, open or partially open.
  • a closed design can in particular ensure that a certain level of protection against the ingress of dust, liquids or other contaminants is achieved.
  • the magnet preferably has a magnetic middle part, a first pole plate and a second pole plate.
  • the middle part is preferably surrounded by the first pole plate and the second pole plate.
  • the magnetic middle part can in particular be arranged along a single possible direction of movement of the magnet or the spatial direction between the first pole plate and the second pole plate. Such designs have proven to be advantageous.
  • the first and/or second pole plates are preferably assigned to the magnet, in particular on two opposite sides, the magnet between the pole plates, particularly preferably in the middle, in the undeflected state of the actuator.
  • the outward-facing surface of an expedient first pole plate, i.e. facing away from the magnet, the pole plate being assigned to the magnet is concave, in particular with regard to its cross section, so that it has a greater thickness on the outer edge than in its center.
  • the transition between the thicker, outer edge and the thinner middle part is designed, in particular, to slope linearly or to slope in a circular arc or to slope parabolically.
  • the pole plate particularly preferably has a collar along its outer edge, in particular the outer edge of the outwardly directed surface, in particular of essentially constant thickness, which can have up to 20% of the total extent of the pole plate.
  • the surface of the first pole plate that is aligned towards the magnet is expediently designed to be essentially flat.
  • a second pole plate is preferably formed on its outward-facing side like the first pole plate on its outward-facing surface.
  • the side or surface facing the magnet is essentially flat.
  • the first and/or second pole plates are expediently designed with regard to their outward-facing surface in such a way that they have a substantially flat partial surface or a plateau in the middle.
  • first and/or the second pole plate prefferably be essentially flat on the side facing the magnet and for the outer side facing away from the magnet to be concave in terms of its cross section and thus for the entire cross section of the pole plate to be concave .
  • the outer side of the first and/or the second pole plate has a collar, in particular on the peripheral edge, on which the pole plate has a greater thickness or material thickness than in the middle, with the pole plate/s in the area of the middle of the outer side. in particular each has/have a substantially flat plateau.
  • the transition between collar and plateau is particularly preferably designed as a linear transition or a circular arc-shaped or a parabolic transition or a combination of two or three of these transition shapes.
  • the magnet or the magnetic middle part can consist, for example, of a neodymium alloy or a ferrite alloy.
  • an actuator or vibration exciter that does not emit sound itself, but rather stimulates existing structures in the vehicle. This excitation causes the structure to vibrate, whereupon it itself emits sound.
  • the actuator is typically about a factor of 5 to 10 smaller and a factor of 2 to 5 lighter compared to an equivalent subwoofer.
  • Fig. 1 shows an actuator 5 according to an embodiment of the invention in a side exploded view.
  • the actuator 5 has a housing 10.
  • the housing 10 is formed by a first cover cap 12, a second cover cap 16 and a ring 14.
  • the two cover caps 12, 16 are arranged on the outside and consist of non-heat-conducting, non-magnetically conductive material. It should be mentioned that one or both of these two cover caps 12, 16, for example could consist of heat-conducting, non-magnetically conductive material.
  • the ring 14 consists of heat-conducting, magnetically conductive material.
  • the actuator 5 has a spring arrangement 20, which is formed by a first spring element 22 and a second spring element 24. Their implementation will be discussed in more detail below.
  • the actuator 5 has a coil, which is formed by a coil carrier 32, a first coil section 34 and a second coil section 36.
  • the two coil sections 34, 36 are applied to the coil carrier 32. Electrical current can flow through the coil sections 34, 36, so that a magnetic field is generated in the coil 30.
  • the actuator 5 has a magnet 40. This is formed by a magnetic middle part 42 and a first non-magnetic pole plate 44 and a second non-magnetic pole plate 46. The middle part 42 is accommodated between the two pole plates 44, 46.
  • Two sets of four screws 18, 19 are used to fasten the components mentioned. Alternatively, fastening by gluing, welding or riveting would also be possible.
  • Fig. 2 shows the actuator 5 in a perspective exploded view. It can be seen that the first spring element 22 has a total of four spring arms 26. Accordingly, the second spring element 24 has a total of four spring arms 28.
  • the magnet 40 When assembled, the magnet 40 is designed in such a way that the two pole plates 44, 46 directly adjoin the magnetic middle part 42. The magnet 40 is then held as a whole by the two axially adjacent spring elements 22, 24. As a result, the magnet 40 is only movable in an axial direction, being biased into a central rest position by the spring elements 22, 24.
  • the pole plates 44, 46 are concavely curved on their outward-facing surfaces. This enables a particularly space-saving arrangement of the magnet 40 between the spring elements 22, 24 and allows a particularly high magnetic flux density in the edge region of the pole plates.
  • the coil 30 surrounds the magnet 40 radially.
  • the coil 30 is firmly fixed in the housing 10.
  • the magnet 40 can be deflected from its rest position, causing oscillations.
  • a voltage can be applied to which an audio signal is modulated.
  • the magnet 40 then oscillates in accordance with this audio signal and generates corresponding oscillations.
  • the ring 14 made of magnetically conductive material serves to provide an advantageous magnetic connection.
  • a first cylindrical projection 13, which extends inwards from the first cover cap 12, and a second cylindrical projection 17, which extends inwards from the second cover cap 16, serve to define the axial direction along which the magnet 40 is movable extends.
  • Fig. 3 shows the actuator 5 in the assembled state. It can be seen that three cylindrical contact points 7 are arranged on the outside of the first cover cap 12. With these, the actuator 5 can adjoin a component of a motor vehicle. Furthermore, a hole 8 is arranged in the middle, in which a thread is formed. This allows the actuator 5 to be attached to a component.
  • the second cover cap 16 is also designed accordingly.
  • the vibrations already mentioned above, which the magnet 40 can generate can be transmitted to the component.
  • the component itself can be stimulated to vibrate, which causes it to emit sound waves.
  • These sound waves are typically audible inside a vehicle. In this way, sound can be generated without having to provide a separate loudspeaker, which is particularly useful at low frequencies and leads to significant space and weight savings.
  • the bore 8 can also be used to connect the actuator 5 to a rigid component such as a body part of a vehicle and the actuator 5 on the opposite side to a component which is to be excited to vibrate. can be connected.
  • the fixed component such as a vehicle body, can serve as a reference relative to which the vibrations are excited.
  • Fig. 4 shows an alternative embodiment of a spring element, here as an example of the first spring element 22. This can be done within the framework of the with reference to Figures 1 to 3 described embodiment can be used instead of the first spring element 22 shown there and / or instead of the second spring element 24 shown there.
  • Fig. 5 shows schematically a pole plate 44, 46 in cross section.
  • the pole plate is, for example, essentially flat on the side facing the magnet (not shown) 61.
  • the outer side or surface 62 facing away from the magnet is concave and thus the entire cross section of the pole plate is concave.
  • the outer side has a collar 63 on the circumferential edge, on which the pole plate has a greater thickness or material thickness than in the middle.
  • the pole plate has a substantially flat plateau 64 in the area of the middle of the outer side.
  • the transition 65 between collar 63 and plateau 64 can be designed in various ways, for example a linear transition, a circular arc-shaped and a parabolic transition are illustrated on the left side.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator zum Anregen wenigstens eines Bauteils eines Kraftfahrzeugs mit Schwingungen, eine Bauteilanordnung mit einem solchen Aktuator sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Bauteilanordnung.The invention relates to an actuator for exciting at least one component of a motor vehicle with vibrations, a component arrangement with such an actuator and a motor vehicle with such a component arrangement.

In heutigen Kraftfahrzeugen sind Entertainmentsysteme Standard, welche eine Audiowiedergabe aus Quellen wie beispielsweise Radio, CD oder elektronischen Aufzeichnungen erlauben. Zur ausgewogenen Audiowiedergabe in Fahrzeugen wird in der Regel das Audiosignal in verschiedene Frequenzbereiche aufgeteilt und über jeweils dafür optimierte Elemente wiedergegeben. zur Wiederhabe tiefer Töne sind ausreichend schwere und große Lautsprecher sowie große Volumina nötig, um einen entsprechend kräftigen Klang zu erzeugen. Im Fahrzeuginneren sind jedoch in der Regel nur geringe Volumina verfügbar, ohne den Nutzraum zu beschränken. Ferner wirkt sich das typischerweise hohe Gewicht solcher Lautsprecher negativ auf den Kraftstoffverbrauch und damit auch auf den Schadstoffausstoß und die Reichweite aus.Entertainment systems that allow audio playback from sources such as radio, CD or electronic recordings are standard in today's motor vehicles. For balanced audio playback in vehicles, the audio signal is usually divided into different frequency ranges and played back using elements optimized for each. To reproduce deep tones, loudspeakers that are sufficiently heavy and large as well as large volumes are required in order to produce a correspondingly powerful sound. However, there are usually only small volumes available inside the vehicle without limiting the usable space. Furthermore, the typically high weight of such loudspeakers has a negative impact on fuel consumption and thus also on pollutant emissions and range.

Häufig werden Lautsprecher zur Wiedergabe insbesondere tiefer Töne bereits in einem Gehäuse integriert im Fahrzeuginnenraum verbaut. Dieses beinhaltet bereits das für den Lautsprecher angepasste Resonanzvolumen. Allerdings weisen derartige Lautsprecher-Gehäuse-Kombinationen die zuvor erwähnten Nachteile wie insbesondere ein großes Volumen und ein hohes Gewicht auf.Loudspeakers for the reproduction of particularly low tones are often integrated into a housing in the vehicle interior. This already includes the resonance volume adapted to the loudspeaker. However, such loudspeaker-housing combinations have the disadvantages mentioned above, such as, in particular, a large volume and a high weight.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine alternative und/oder verbesserte Möglichkeit zur Audiowiedergabe in Kraftfahrzeugen vorzusehen.It is therefore an object of the invention to provide an alternative and/or improved option for audio playback in motor vehicles.

Dies wird erfindungsgemäß durch einen Aktuator gemäß Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.This is achieved according to the invention by an actuator according to claim 1. Advantageous embodiments can be found, for example, in the respective subclaims be removed. The content of the claims is made the content of the description by express reference.

Die Erfindung betrifft einen Aktuator zum Anregen wenigstens eines Bauteils eines Kraftfahrzeugs mit Schwingungen. Der Aktuator weist ein Gehäuse auf, welches dazu ausgebildet ist, mit dem Bauteil verbunden zu werden. Der Aktuator weist eine elektrische Spule auf, welche starr mit dem Gehäuse verbunden ist und dazu ausgebildet ist, beim Durchfließen eines elektrischen Stroms ein Magnetfeld zu erzeugen. Des Weiteren weist der Aktuator einen Magneten auf, welcher in dem Gehäuse begrenzt beweglich angeordnet ist. Der Aktuator weist wenigstens eine erste Polplatte auf, welche dem Magneten zugeordnet ist, wobei die nach außen gerichtete, also vom Magneten abgewandte, Fläche einer ersten Polplatte konkav ausgebildet ist, sodass sie am äußeren Rand eine größere Dicke aufweist als in ihrer Mitte.The invention relates to an actuator for exciting at least one component of a motor vehicle with vibrations. The actuator has a housing which is designed to be connected to the component. The actuator has an electrical coil which is rigidly connected to the housing and is designed to generate a magnetic field when an electrical current flows through it. Furthermore, the actuator has a magnet which is arranged in the housing for limited movement. The actuator has at least one first pole plate, which is assigned to the magnet, wherein the outwardly directed surface of a first pole plate, i.e. facing away from the magnet, is concave, so that it has a greater thickness on the outer edge than in its center.

Das wenigstens ein Bauteil, welches durch den Aktuator zu Schwingungen angeregt wird ist besonders bevorzugt eine Struktur mehrerer Bauteile, ganz besonders bevorzugt umfassend das Gehäuse.The at least one component which is excited to vibrate by the actuator is particularly preferably a structure of several components, most preferably comprising the housing.

Der Aktuator kann vorzugsweise derartige Bauteile in geeigneter Weise zu Schwingungen anregen, welche dann wiederum Luftschall abstrahlen können. Das Einsetzen von derartigen Aktuatoren in Kraftfahrzeugen erlaubt im Vergleich zu bekannten, in Kraftfahrzeugen verwendeten Lautsprechern eine erhebliche Einsparung von Platz und Gewicht.The actuator can preferably excite such components to oscillate in a suitable manner, which in turn can emit airborne sound. The use of such actuators in motor vehicles allows a considerable saving of space and weight compared to known loudspeakers used in motor vehicles.

Es ist zweckmäßig, dass der Aktuator für eine steife Struktur als anzuregendes Bauteil für eine hochleistungs-Basswiedergabe im Automobilbereich ausgelegt ist. Der Aktuator strahlt nicht selbst Schall ab, sondern regt ohnehin im Fahrzeug vorhandene Strukturen, wenigstens eine davon als anzuregendes Bauteil, zu Schwingungen an. Durch diese Anregung bildet die Struktur Schwingungen aus und strahlt schließlich Schall in vorteilhafter Weise gegenüber konventionellen Subwoofern ab. Dabei ist kein zusätzliches Resonanzvolumen notwendig. Der Bauraumbedarf wird aufs Minimum reduziert. Der Aktuator ist vorteilhafterweise um den Faktor 5-10 kleiner und um den Faktor 2-5 leichter als ein konventioneller Subwoofer. Die Performance der Basswiedergabe - insbesondere im Hinblick auf extreme Leistungsspitzen und dauerhafte Höchstbelastung - überschreitet jene von konventionellen Subwoofern bei Weitem.It is appropriate that the actuator is designed for a rigid structure as a component to be stimulated for high-performance bass reproduction in the automotive sector. The actuator does not emit sound itself, but rather stimulates structures present in the vehicle, at least one of which is a component to be excited, to vibrate. This excitation causes the structure to form vibrations and ultimately radiate sound in an advantageous manner compared to conventional subwoofers. No additional resonance volume is necessary. The installation space requirement is reduced to a minimum. The actuator is advantageously 5-10 times smaller and 2-5 times lighter than a conventional subwoofer. The performance of the bass reproduction - especially with regard to extreme power peaks and sustained maximum load - far exceeds that of conventional subwoofers.

Ein Zweck des Aktuators kann es beispielsweise sein, Vibrationen bzw. Schwingungen zu erzeugen, um mittels geeigneter Struktur/en eine Abstrahlung von Luftschall bzw. eine Schallwiedergabe zu realisieren.One purpose of the actuator can be, for example, to generate vibrations or oscillations in order to achieve radiation of airborne sound or sound reproduction using suitable structure(s).

Zweckmäßigerweise umfasst die Struktur mehrere Bauteile, insbesondere miteinander verbundene Bauteile, welche gemeinsam oder partiell zur Schwingung angeregt werden.The structure expediently comprises several components, in particular components connected to one another, which are jointly or partially excited to vibrate.

Der Aktuator ist bevorzugt so ausgebildet, dass er zur Wiedergabe tiefer Töne bzw. zur Basswiedergabe besonders geeignet ist, wobei der Aktuator für Frequenzen unterhalb von 100Hz bzw. 200Hz, insbesondere unterhalb von 100Hz bzw. 200Hz bis hinunter zu mindestens 60Hz, besonders bevorzugt bis hinunter zu mindestens 40Hz, jeweils zweckmäßigerweise mit einem Amplitudenabfall von bis zu -6dB, insbesondere -3dB, geeignet ist bzw.- auch geeignet ist.The actuator is preferably designed so that it is particularly suitable for reproducing deep tones or bass reproduction, the actuator being suitable for frequencies below 100 Hz or 200 Hz, in particular below 100 Hz or 200 Hz down to at least 60 Hz, particularly preferably down to to at least 40Hz, in each case expediently with an amplitude drop of up to -6dB, in particular -3dB, is suitable or is also suitable.

Der Aktuator ist zweckmäßigerweise zur Wiedergabe eines Schalldruck-Maximalpegels von mindestens 100dB ausgebildet.The actuator is expediently designed to reproduce a maximum sound pressure level of at least 100dB.

Der Aktuator ist insbesondere so ausgelegt, dass er mindestens eine Stunde dauerhaft einen Schalldruckpegel von mindestens 80dB erzeugen kann.The actuator is particularly designed so that it can continuously generate a sound pressure level of at least 80dB for at least an hour.

Das Gehäuse des Aktuators ist vorzugsweise direkt mit dem Bauteil verbunden oder indirekt über wenigstens ein Befestigungsmittel. Die Verbindung zwischen Gehäuse und Bauteil ist direkt oder indirekt dabei insbesondere im Wesentlichen starr und/oder steif ausgebildet.The housing of the actuator is preferably connected directly to the component or indirectly via at least one fastening means. The connection between the housing and the component is directly or indirectly designed to be essentially rigid and/or stiff.

Das Bauteil ist zweckmäßigerweise als eine der folgenden Strukturen eines Kraftfahrzeugs ausgebildet, Bodenblech, Türstrukturblech, Kofferraumdeckel, Reserveradmulde, Dachstruktur, Querträger, Kotflügel, Längsträger, Türträger, Stirnwand oder Rahmenteil und insbesondere als eine der folgenden Strukturen Bodenblech, Kofferraumdeckel, oder Stirnwand. Dabei ist diese Struktur besonders bevorzugt als Karbon und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff GFK und/oder kohlefaserverstärktem Kunststoff ausgebildet CFK.The component is expediently designed as one of the following structures of a motor vehicle, floor panel, door structure panel, trunk lid, spare wheel well, roof structure, cross member, fender, side member, door support, front wall or frame part and in particular as one of the following structures floor panel, trunk lid, or front wall. This structure is particularly preferably designed as carbon and/or glass fiber reinforced plastic GRP and/or carbon fiber reinforced plastic CFK.

Durch die bevorzugte starre Anordnung der elektrischen Spule im Gehäuse werden Relativbewegungen zwischen der Spule und dem Gehäuse wirkungsvoll verhindert. Dadurch kann eine Abnutzung von eventuell gegeneinander reibenden Bauteilen verhindert werden. Dies betrifft gegebenenfalls auch ein Kabel zum Anschluss der elektrischen Spule, worauf weiter unten näher eingegangen werden wird.The preferred rigid arrangement of the electrical coil in the housing effectively prevents relative movements between the coil and the housing. This can prevent wear and tear on components that may rub against each other. This may also apply to a cable for connecting the electrical coil, which will be discussed in more detail below.

Die Schwingungen sind bevorzugt mechanische Schwingungen. Dies kann beispielsweise in einer Vibration des Aktuators zum Ausdruck kommen. Derartige Schwingungen können auf wenigstens ein Bauteil übertragen werden, welches dann ebenfalls entsprechende Schwingungen ausführt. Bevorzugt handelt es sich bei den Schwingungen des Aktuators um Schwingungen, welche insbesondere nach Übertragung auf wenigstens ein Bauteil Abstrahlung von Luftschallwellen bzw. zur Erzeugung von Schallwellen führen, welche sich dann über die Luft weiter ausbreiten. Insbesondere können die Schwingungen Frequenzen zwischen 20 Hz und 20 kHz haben, was in etwa einem typischen menschlichen Hörbereich entspricht.The vibrations are preferably mechanical vibrations. This can be expressed, for example, in a vibration of the actuator. Such vibrations can be transmitted to at least one component, which then also carries out corresponding vibrations. The vibrations of the actuator are preferably vibrations which, in particular after transmission to at least one component, lead to the emission of airborne sound waves or to the generation of sound waves, which then spread further through the air. In particular, the vibrations can have frequencies between 20 Hz and 20 kHz, which roughly corresponds to a typical human hearing range.

Bevorzugt weist der Aktuator einen elektrischen Anschluss, beispielsweise mittels Steck- oder Klemmverbindung, auf, welcher vollständig oder teilweise in das Gehäuse integriert sein kann und mit der Spule elektrisch verbunden ist. Hierfür kann beispielsweise ein Kabel verwendet werden. Dieses kann eine elektrische Verbindung zwischen Anschluss und Spule ausbilden. Ein solches Kabel kann beispielsweise auch verwendet werden, um den elektrischen Anschluss vom Gehäuse entfernt anzuordnen.The actuator preferably has an electrical connection, for example by means of a plug or clamp connection, which can be completely or partially integrated into the housing and is electrically connected to the coil. For example, a cable can be used for this. This can form an electrical connection between the connection and the coil. Such a cable can also be used, for example, to locate the electrical connection away from the housing.

Vorteilhaft ist der elektrische Anschluss starr mit dem Gehäuse verbunden. Dadurch kann insbesondere eine Relativbewegung zwischen elektrischem Anschluss und Gehäuse verhindert werden, was Abnutzungen vermeiden kann.The electrical connection is advantageously rigidly connected to the housing. In this way, in particular, a relative movement between the electrical connection and the housing can be prevented, which can prevent wear.

Bevorzugt ist eine elektrische Verbindung zwischen elektrischem Anschluss und Spule vollständig am Gehäuse fixiert. Dadurch kann eine Relativbewegung zwischen der elektrischen Verbindung, beispielsweise einem Kabel, und dem Gehäuse wirkungsvoll verhindert werden. Dies vermeidet Reibung sowie Ermüdung der Materialien und damit Verschleiß bzw. Abnutzung.An electrical connection between the electrical connection and the coil is preferably completely fixed to the housing. This allows a relative movement between the electrical connection, for example a cable, and the Housing can be effectively prevented. This avoids friction and fatigue of the materials and thus wear and tear.

Der Magnet kann vorzugsweise insbesondere mittels des von der Spule erzeugten Magnetfelds anregbar und/oder auslenkbar sein. Dadurch können Schwingungen erzeugt werden.The magnet can preferably be excitable and/or deflectable in particular by means of the magnetic field generated by the coil. This can generate vibrations.

Der Magnet kann vorzugsweise in nur einer, im Gehäuse definierten Raumrichtung beweglich sein. Eine Raumrichtung kann dabei einer Kombination aus einer Richtung und einer dazu exakt entgegengesetzten Richtung entsprechen. Anders ausgedrückt kann der Magnet eindimensional entlang einer im Gehäuse definierten Achse bewegt werden.The magnet can preferably be movable in only one spatial direction defined in the housing. A spatial direction can correspond to a combination of one direction and an exactly opposite direction. In other words, the magnet can be moved one-dimensionally along an axis defined in the housing.

Bevorzugt weist der Aktuator eine Federanordnung auf, welche dazu ausgebildet ist, den Magneten in eine Ruhelage vorzuspannen. Aus dieser Ruhelage kann der Magnet dann insbesondere mittels des bereits erwähnten, von der Spule erzeugten Magnetfelds ausgelenkt werden.The actuator preferably has a spring arrangement which is designed to bias the magnet into a rest position. From this rest position, the magnet can then be deflected in particular by means of the magnetic field generated by the coil, which has already been mentioned.

Die Federanordnung kann vorzugsweise dazu ausgebildet sein, den Magneten entlang jeder möglichen Bewegungsrichtung rückstellend auf die Ruhelage vorzuspannen. Bei den möglichen Bewegungsrichtungen kann es sich dabei beispielsweise um diejenigen Richtungen handeln, welche durch die bereits weiter oben erwähnte Raumrichtung definiert sind.The spring arrangement can preferably be designed to prestress the magnet to the rest position along every possible direction of movement. The possible directions of movement can, for example, be those directions which are defined by the spatial direction already mentioned above.

Bevorzugt weist die Federanordnung ein erstes Federelement und ein zweites Federelement auf, wobei der Magnet zwischen dem ersten Federelement und dem zweiten Federelement gehalten wird. Das erste Federelement spannt dabei bevorzugt den Magneten in einer ersten Richtung vor. Das zweite Federelement spannt bevorzugt den Magneten in einer zweiten, zur ersten entgegengesetzten Richtung bzw. Orientierung vor. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der Magnet wie weiter oben bereits erwähnt entsprechend einer Raumrichtung bzw. nur eindimensional bewegbar ist. Dann wird der Magnet durch die Federanordnung in beiden Richtungen vorgespannt.The spring arrangement preferably has a first spring element and a second spring element, the magnet being held between the first spring element and the second spring element. The first spring element preferably biases the magnet in a first direction. The second spring element preferably biases the magnet in a second direction or orientation that is opposite to the first. This can be particularly advantageous if, as already mentioned above, the magnet can be moved in one spatial direction or only in one dimension. The magnet is then biased in both directions by the spring arrangement.

Alternativ vorzugsweise ist es auch möglich, nur ein Federelement zu verwenden, welches beispielsweise in einer oder auch in allen relevanten Richtungen eine Vorspannung erzeugen kann.Alternatively, it is also possible to use only one spring element, which can, for example, generate a preload in one or all relevant directions.

Bevorzugt weist das Federelement oder das erste Federelement eine Anzahl von Federarmen zum Vorspannen des Magneten auf. Auch das zweite Federelement weist bevorzugt eine Anzahl von Federarmen zum Vorspannen des Magneten auf. Eine solche Ausführung hat sich für typische Anwendungen als vorteilhaft erwiesen. Der Magnet kann insbesondere an einer jeweiligen Stelle, an welcher die Federarme zusammenkommen, angebracht sein.Preferably, the spring element or the first spring element has a number of spring arms for biasing the magnet. The second spring element also preferably has a number of spring arms for prestressing the magnet. Such a design has proven to be advantageous for typical applications. The magnet can in particular be attached at a respective point at which the spring arms come together.

Die Federarme des ersten Federelements können bevorzugt sternförmig oder spiralförmig angeordnet sein. Auch die Federarme des zweiten Federelements können bevorzugt sternförmig oder spiralförmig angeordnet sein. In der Mitte einer solchen Sternform kann beispielsweise der Magnet befestigt werden, wobei sich die daraus ergebende Federwirkung als vorteilhaft erwiesen hat.The spring arms of the first spring element can preferably be arranged in a star shape or spiral shape. The spring arms of the second spring element can also preferably be arranged in a star shape or spiral shape. For example, the magnet can be attached in the middle of such a star shape, with the resulting spring effect proving to be advantageous.

Zweckmäßigerweise ist die Anordnung der Federarme symmetrisch ausgebildet oder alternativ vorzugsweise asymmetrisch ausgebildet, um Eigenschwingungen zu unterbinden. Die Asymmetrie ist dabei besonders bevorzugt als Rotationsasymmetrie oder als Translationsasymmetrie ausgebildet.The arrangement of the spring arms is expediently designed symmetrically or, alternatively, preferably asymmetrically in order to prevent natural vibrations. The asymmetry is particularly preferably designed as a rotational asymmetry or as a translational asymmetry.

Die Materialstärke bzw. Materialdicke der Federelemente kann vorzugsweise konstant oder insbesondere unterschiedlich dick ausgebildet sein. So ist es zweckmäßig, an verschiedenen Stellen der Federelemente verschiedene Dicken vorzusehen, um besondere Schwingungseigenschaften und besondere Rückstellcharakteristiken der Feder zu erzielen. So kann ein Federelement durch eine Profilierung zum Beispiel eine stärker ausgeprägte progressive Rückstellkennlinie erhalten.The material thickness or material thickness of the spring elements can preferably be constant or, in particular, of different thicknesses. It is therefore advisable to provide different thicknesses at different points of the spring elements in order to achieve special vibration properties and special restoring characteristics of the spring. For example, a spring element can be given a more pronounced progressive restoring characteristic through profiling.

Zweckmäßigerweise ist wenigstens ein Federarm bzw. die Federarme und/oder zumindest ein Federelement profiliert ausgeführt, um die Steifigkeit und die Schwingungseigenschaften weiter zu verbessern. Die Profilierung ist dabei besonders bevorzugt durch wenigstens eine Rippe und/oder wenigstens eine Sicke und/oder wenigstens eine Kante und/oder wenigstens eine Wölbung ausgeführt, ganz besonders bevorzugt für jeden Federarm und/oder jedes Federelement.At least one spring arm or the spring arms and/or at least one spring element is expediently designed to be profiled in order to further improve the rigidity and the vibration properties. The profiling is there particularly preferably carried out by at least one rib and/or at least one bead and/or at least one edge and/or at least one curvature, very particularly preferably for each spring arm and/or each spring element.

Bevorzugt sind das erste Federelement und das zweite Federelement innerhalb des Gehäuses größtmöglich voneinander entfernt und/oder an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses angeordnet. Dadurch kann eine bestmögliche Erzeugung der Federkraft insbesondere dahingehend erreicht werden, dass eine Lage des Gehäuses frei gewählt werden kann. Der Magnet wird in jeder beliebigen Lage des Gehäuses relativ zur Erdoberfläche oder zu einem sonstigen externen Element in geeigneter Weise in seine Ruhelage vorgespannt und kann ohne Einschränkung wie vorgesehen durch das Magnetfeld ausgelenkt werden. Die größtmögliche Entfernung kann sich dabei insbesondere auf die weiter oben bereits erwähnte Raumrichtung beziehen, welche eine axiale Bewegung des Magneten angibt.Preferably, the first spring element and the second spring element are as far apart as possible within the housing and/or arranged at opposite ends of the housing. This allows the best possible generation of the spring force to be achieved, in particular in that a position of the housing can be freely selected. The magnet is suitably biased into its rest position in any position of the housing relative to the earth's surface or to another external element and can be deflected as intended by the magnetic field without restriction. The greatest possible distance can refer in particular to the spatial direction already mentioned above, which indicates an axial movement of the magnet.

Die Federelemente können beispielsweise aus Kunststoffen, Metallen oder Kompositmaterialien ausgebildet sein. Dadurch kann das akustisch Verhalten beeinflusst werden. Insbesondere das Dämpfungsverhalten der Federelemente kann hierdurch beeinflusst werden.The spring elements can be made, for example, from plastics, metals or composite materials. This can influence the acoustic behavior. In particular, the damping behavior of the spring elements can be influenced by this.

Besonders bevorzugt sind die Federelemente, insbesondere zusätzlich, beschichtet, beispielsweise mit einem oder mehreren Kunststoff/en relativ hoher Dämpfung oder mit relativ massereichen Werkstoffen, um das Eigenschwingverhalten der Federelemente zu bedämpfen und/oder zu verstimmen.Particularly preferably, the spring elements are, in particular additionally, coated, for example with one or more plastics with relatively high damping or with relatively high-mass materials, in order to dampen and/or detune the natural vibration behavior of the spring elements.

Der Magnet kann bevorzugt innerhalb der Spule beweglich sein. Durch die Beweglichkeit innerhalb der Spule wird eine besonders gute Wirkung des von der Spule erzeugten Magnetfelds erreicht.The magnet can preferably be movable within the coil. The mobility within the coil results in a particularly good effect of the magnetic field generated by the coil.

Bevorzugt weist der Aktuator einen Ring als Gehäuse oder Gehäuseteil auf, welcher die Spule umgibt und aus magnetisch leitendem und/oder wärmeleitendem Material ausgebildet ist. Durch eine Ausbildung aus magnetisch leitendem Material kann in bevorzugter Weise ein Magnetschluss seitlich zur Spule erzeugt werden.The actuator preferably has a ring as a housing or housing part, which surrounds the coil and is made of magnetically conductive and/or heat-conducting material. By designing it from magnetically conductive material, a magnetic connection can preferably be generated on the side of the coil.

Die Wirkung des von der Spule erzeugten Magnetfelds wird dadurch erheblich verbessert.This significantly improves the effect of the magnetic field generated by the coil.

Vorzugsweise ist das Gehäuse des Aktuators aus einem Material ausgebildet mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 25 W/(m K), insbesondere von mindestens 40 W/(m K). Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Ableitung von im Inneren des Gehäuses entstehender Wärme ermöglicht. Diese Wärme kann insbesondere durch den durch die Spule fließenden Strom und eventuelle Reibungseffekte aufgrund des sich bewegenden Magneten entstehen. Durch die Ausbildung aus wärmeleitendem Material kann diese Wärme bevorzugt abgeleitet werden, beispielsweise an mit dem Gehäuse verbundene Komponenten bzw. das anzuregende Bauteil. Eine Überhitzung des Aktuators wird dadurch in vorteilhafter Weise verhindert.Preferably, the housing of the actuator is made of a material with a thermal conductivity of at least 25 W/(m K), in particular at least 40 W/(m K). This enables a particularly advantageous dissipation of heat generated inside the housing. This heat can arise in particular from the current flowing through the coil and possible friction effects due to the moving magnet. By being made of heat-conducting material, this heat can preferably be dissipated, for example to components connected to the housing or the component to be excited. Overheating of the actuator is thereby advantageously prevented.

Das Gehäuse des Aktuators weist vorzugsweise eine Wärmekapazität von mindestens 0,08 kJ/K, insbesondere von mindestens 0,1 kJ/K auf. Durch diese besonders hohe spezifische Wärmekapazität können durch temporäre Lastspitzen entstehender hoher Wärmeeintrag durch die Spule aufgenommen werden.The housing of the actuator preferably has a heat capacity of at least 0.08 kJ/K, in particular at least 0.1 kJ/K. Due to this particularly high specific heat capacity, high heat input resulting from temporary load peaks can be absorbed by the coil.

Die feste Anbindung der Spule an das Gehäuse kann vorzugsweise durch eine Klebeverbindung aus thermisch relativ hoch leitfähigem Kleber hergestellt werden. Der Kleber weist dabei eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,8 W/(m K), insbesondere mindestens 1 W/(m K) auf. Die Schichtdicke des Klebers beträgt dabei zweckmäßigerweise maximal 0,3 mm, insbesondere unter 0,1 mm. Somit ist eine effiziente Wärmeabfuhr von der Spule ins Gehäuse sichergestellt.The fixed connection of the coil to the housing can preferably be produced by an adhesive connection made of relatively highly thermally conductive adhesive. The adhesive has a thermal conductivity of at least 0.8 W/(m K), in particular at least 1 W/(m K). The layer thickness of the adhesive is expediently a maximum of 0.3 mm, in particular less than 0.1 mm. This ensures efficient heat dissipation from the coil into the housing.

Es ist bevorzugt, dass der Spulenträger der fest an das Gehäuse angebundenen Spule aus einem thermisch relativ hoch leitfähigen Werkstoff mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,8 W/(m K), insbesondere mindestens 1 W/(m K) ausgebildet ist, um eine effiziente Wärmeabfuhr von der Spule ins Gehäuse sicherzustellen.It is preferred that the coil carrier of the coil, which is firmly connected to the housing, is made of a relatively highly thermally conductive material with a thermal conductivity of at least 0.8 W/(m K), in particular at least 1 W/(m K), in order to achieve a To ensure efficient heat dissipation from the coil into the housing.

Es ist bevorzugt, dass die innere Oberfläche des Gehäuses, die mittels Klebeverbindung mit der Spule und/oder dem Spulenträger verbunden ist, ist strukturiert und/oder profiliert ausgebildet ist. Dabei weist die innere Oberfläche bzw. die Oberfläche des Innenraums des Gehäuses, insbesondere in dem Bereich, in welchem Sie mit der Spule und/oder dem Spulenträger verbunden ist beispielsweise Rechteckprofile und/oder Dreieckprofile und/oder Sinusprofile und/oder Kreisbogenprofile als Oberflächenstrukturierung auf, um mittels einer Vergrößerung der Kontaktoberfläche eine effiziente Wärmeabfuhr von der Spule in das Gehäuse sicherzustellen. Zusätzlich oder alternativ können auf der Außenseite des Gehäuses zweckmäßigerweise weitere Profilierungen/Rippen aufgebracht sein, die einen verbesserten Wärmeübergang in die Umgebung sicherstellen.It is preferred that the inner surface of the housing, which is connected to the coil and/or the coil support by means of an adhesive connection, is structured and/or profiled. The inner surface or the surface of the interior of the housing, in particular in the area in which it is connected to the coil and/or the coil support, has, for example, rectangular profiles and/or triangular profiles and/or sinusoidal profiles and/or circular arc profiles as surface structuring, to ensure efficient heat dissipation from the coil into the housing by increasing the contact surface. Additionally or alternatively, further profiles/ribs can expediently be applied to the outside of the housing, which ensure improved heat transfer into the environment.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist das Gehäuse an einem bezüglich der Spule ersten axialen Ende eine erste Abdeckkappe auf. Diese kann insbesondere aus Kunststoff, aus einem nicht magnetisch leitenden und/oder aus einem nicht wärmeleitenden Material oder aus einem wärmeleitenden Material ausgebildet sein. Ebenso kann das Gehäuse an einem bezüglich der Spule zweiten axialen Ende eine zweite Abdeckkappe aufweisen. Auch diese kann insbesondere aus Kunststoff, aus einem nicht magnetisch leitenden und/oder aus einem nicht wärmeleitenden Material oder aus einem wärmeleitenden Material ausgebildet sein.According to a preferred embodiment, the housing has a first cover cap at a first axial end with respect to the coil. This can in particular be made of plastic, of a non-magnetically conductive and/or of a non-heat-conducting material or of a heat-conducting material. Likewise, the housing can have a second cover cap at a second axial end with respect to the coil. This can also be made in particular from plastic, from a non-magnetically conductive and/or from a non-heat-conducting material or from a heat-conducting material.

Durch die besonders bevorzugte Ausbildung einer jeweiligen Abdeckkappe aus nicht magnetisch leitendem Material kann ein Magnetfluss ganz oder teilweise im Gehäuse gehalten werden, was beispielsweise Störungen anderer Komponenten verhindert. Durch die Ausbildung aus nicht wärmeleitendem Material kann eine Wärmeabgabe des Aktuators an ein kontaktierendes Element verhindert oder verringert werden.Due to the particularly preferred design of a respective cover cap made of non-magnetically conductive material, a magnetic flux can be kept completely or partially in the housing, which, for example, prevents interference with other components. By being made of non-heat-conducting material, heat emission from the actuator to a contacting element can be prevented or reduced.

Vorzugsweise werden als nicht wärmeleitende, nicht magnetisch leitende Materialien Kunststoffe wie PA6 (Polyamid 6), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer) oder PP (Polypropylen) verwendet.Plastics such as PA6 (polyamide 6), ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) or PP (polypropylene) are preferably used as non-heat-conducting, non-magnetically conductive materials.

Insbesondere kann ein dreiteiliger Aufbau des Gehäuses, d.h. mit einem Ring und zwei Abdeckkappen, vorgesehen sein.In particular, a three-part structure of the housing, i.e. with a ring and two cover caps, can be provided.

Eine jeweilige Abdeckkappe kann jedoch beispielsweise auch wärmeleitend ausgeführt sein. Insbesondere kann sie gleichzeitig nicht magnetisch leitend ausgeführt sein. Dadurch kann eine Wärmeabgabe an ein anderes Element herbeigeführt werden, was einer Überhitzung des Aktuators vorbeugt. Beispielsweise kann als wärmeleitendes und nicht magnetisch leitendes Material Aluminium oder Magnesium verwendet werden.However, a respective cover cap can also be designed to be heat-conducting, for example. In particular, it cannot be designed to be magnetically conductive at the same time. This allows heat to be transferred to another element, which prevents the actuator from overheating. For example, aluminum or magnesium can be used as a thermally conductive and non-magnetically conductive material.

Bevorzugt weist das Gehäuse eine von außen zugängliche Bohrung mit einem Innengewinde oder ein anderes, von außen zugängliches Befestigungsmittel auf. Ein solches Befestigungsmittel kann beispielsweise auch als Durchgangsloch ohne Gewinde oder auf andere geeignete Art ausgeführt sein. Dadurch kann das Gehäuse beispielsweise starr an einem anderen Element als dem bereits erwähnten Bauteil des Kraftfahrzeugs zusätzlich befestigt werden, beispielsweise an einer Karosserie oder an einem Boden des Kraftfahrzeugs. Dadurch kann eine Referenz zu einem anderen Element, insbesondere einem starreren Element, hergestellt werden, so dass das Bauteil in vorteilhafter Weise angeregt werden kann.The housing preferably has an externally accessible bore with an internal thread or another externally accessible fastening means. Such a fastening means can also be designed, for example, as a through hole without a thread or in another suitable manner. As a result, the housing can, for example, be additionally fastened rigidly to an element other than the already mentioned component of the motor vehicle, for example to a body or to a floor of the motor vehicle. This allows a reference to another element, in particular a more rigid element, to be established, so that the component can be excited in an advantageous manner.

Bevorzugt weist der Magnet eine Masse auf, welche in einem Bereich zwischen 80% der Masse der anderen Komponenten des Aktuators und 120% der Masse der anderen Komponenten des Aktuators liegt. Derartige Werte haben sich insbesondere unter akustischen Gesichtspunkten als vorteilhaft herausgestellt.The magnet preferably has a mass which is in a range between 80% of the mass of the other components of the actuator and 120% of the mass of the other components of the actuator. Such values have proven to be particularly advantageous from an acoustic point of view.

Das Gehäuse kann bevorzugt vollständig oder im Wesentlichen radialsymmetrisch ausgeführt sein. Dies hat sich als einfach herzustellende und zu verwendende Ausführung erwiesen. Auch andere Ausführungen, beispielsweise eine viereckige, quadratische, rechteckige oder eine Ausführung mit einer sonstigen Anzahl von Ecken sind jedoch möglich.The housing can preferably be designed to be completely or essentially radially symmetrical. This has proven to be an easy design to manufacture and use. However, other designs, for example a square, square, rectangular or a design with a different number of corners, are also possible.

Das Gehäuse kann beispielsweise geschlossen, offen oder teilweise offen ausgeführt sein. Durch eine geschlossene Ausführung kann insbesondere erreicht werden, dass ein gewisser Schutz gegen das Eindringen von Staub, Flüssigkeiten oder anderen Verunreinigungen realisiert wird.The housing can, for example, be closed, open or partially open. A closed design can in particular ensure that a certain level of protection against the ingress of dust, liquids or other contaminants is achieved.

Bevorzugt weist der Magnet einen magnetischen Mittelteil, eine erste Polplatte und eine zweite Polplatte auf. Der Mittelteil ist dabei bevorzugt von der ersten Polplatte und der zweiten Polplatte umgeben. Der magnetische Mittelteil kann dabei insbesondere entlang einer einzig möglichen Bewegungsrichtung des Magneten bzw. der Raumrichtung zwischen der ersten Polplatte und der zweiten Polplatte angeordnet sein. Derartige Ausführungen haben sich als vorteilhaft erwiesen.The magnet preferably has a magnetic middle part, a first pole plate and a second pole plate. The middle part is preferably surrounded by the first pole plate and the second pole plate. The magnetic middle part can in particular be arranged along a single possible direction of movement of the magnet or the spatial direction between the first pole plate and the second pole plate. Such designs have proven to be advantageous.

Die erste und/oder zweite Polplatte sind bevorzugt dem Magneten zugeordnet, insbesondere auf zwei gegenüberliegenden Seiten, der Magnet zwischen den Polplatten, besonders bevorzugt mittig, im unausgelenkten Zustand des Aktuators. Die nach außen gerichtete, also vom Magneten abgewandte, Fläche einer zweckmäßigen ersten Polplatte, wobei die Polplatte dem Magneten zugeordnet ist, ist konkav ausgebildet, insbesondere hinsichtlich ihres Querschnitts sodass sie am äußeren Rand eine größere Dicke aufweist als in ihrer Mitte. Der Übergang zwischen dem dickeren, äußeren Rand und dem dünneren Mittelteil ist dabei insbesondere linear abfallend oder kreisbogenförmig abfallend oder parabelförmig abfallend ausgebildet. Weiterhin weist die Polplatte entlang ihres äußeren Rands, insbesondere des äußeren Rands der nach außen gerichteten Fläche, besonders bevorzugt einen Kragen auf, insbesondere im Wesentlichen konstanter Dicke, der bis zu 20% der Gesamtausdehnung der Polplatte aufweisen kann. Die zum Magneten hin ausgerichtete Fläche der ersten Polplatte ist zweckmäßigerweise im Wesentlichen plan ausgebildet.The first and/or second pole plates are preferably assigned to the magnet, in particular on two opposite sides, the magnet between the pole plates, particularly preferably in the middle, in the undeflected state of the actuator. The outward-facing surface of an expedient first pole plate, i.e. facing away from the magnet, the pole plate being assigned to the magnet, is concave, in particular with regard to its cross section, so that it has a greater thickness on the outer edge than in its center. The transition between the thicker, outer edge and the thinner middle part is designed, in particular, to slope linearly or to slope in a circular arc or to slope parabolically. Furthermore, the pole plate particularly preferably has a collar along its outer edge, in particular the outer edge of the outwardly directed surface, in particular of essentially constant thickness, which can have up to 20% of the total extent of the pole plate. The surface of the first pole plate that is aligned towards the magnet is expediently designed to be essentially flat.

Ebenso ist bevorzugt eine zweite Polplatte auf ihrer nach außen gerichteter Seite wie die erste Polplatte auf deren nach außen gerichteter Fläche ausgeformt. Insbesondere ist auch bei der zweiten Polplatte die zum Magneten hin ausgerichtete Seite bzw. Fläche im Wesentlichen plan. Durch eine solche Ausführung kann einerseits erreicht werden, dass die Magnetische Flussdichte im äußeren Bereich der Polplatten höher wird und andererseits ein jeweiliges angrenzendes Federelement näher an der Polplatte angeordnet sein kann. Dadurch kann insgesamt Bauraum eingespart werden.Likewise, a second pole plate is preferably formed on its outward-facing side like the first pole plate on its outward-facing surface. In particular, in the case of the second pole plate, the side or surface facing the magnet is essentially flat. Through such a thing Execution can be achieved on the one hand that the magnetic flux density in the outer region of the pole plates becomes higher and on the other hand a respective adjacent spring element can be arranged closer to the pole plate. This means that overall installation space can be saved.

Die erste und/oder zweite Polplatte sind zweckmäßigerweise hinsichtlich ihrer nach Außen gerichteten Fläche so ausgebildet, dass sie in deren Mitte eine im Wesentlichen plane Teilfläche bzw. ein Plateau aufweisen.The first and/or second pole plates are expediently designed with regard to their outward-facing surface in such a way that they have a substantially flat partial surface or a plateau in the middle.

Es ist zweckmäßig, dass die erste und/oder die zweite Polplatte auf der dem Magneten zugewandten Seite im Wesentlichen plan ausgebildet ist und dabei die dem Magneten abgewandte bzw. äußere Seite hinsichtlich ihres Querschnitts konkav ausgebildet ist und somit der gesamte Querschnitt der Polplatte konkav ausgebildet ist. Die äußere Seite der ersten und/oder die zweiten Polplatte weist dabei insbesondere am umlaufenden Rand einen Kragen auf, an welchem die Polplatte eine größere Dicke bzw. Materialstärke aufweist als in der Mitte, wobei im Bereich der Mitte der äußeren Seite die Polplatte/n , insbesondere jeweils, ein im Wesentlichen planes Plateau aufweist/aufweisen. Der Übergang zwischen Kragen und Plateau ist dabei besonders bevorzugt ausgestaltet als ein linearer Übergang oder ein kreisbogenförmiger oder ein parabelförmiger Übergang oder eine Kombination aus zwei oder drei dieser Übergangsformen.It is expedient for the first and/or the second pole plate to be essentially flat on the side facing the magnet and for the outer side facing away from the magnet to be concave in terms of its cross section and thus for the entire cross section of the pole plate to be concave . The outer side of the first and/or the second pole plate has a collar, in particular on the peripheral edge, on which the pole plate has a greater thickness or material thickness than in the middle, with the pole plate/s in the area of the middle of the outer side. in particular each has/have a substantially flat plateau. The transition between collar and plateau is particularly preferably designed as a linear transition or a circular arc-shaped or a parabolic transition or a combination of two or three of these transition shapes.

Der Magnet oder der magnetische Mittelteil kann beispielsweise aus einer Neodymlegierung oder aus einer Ferritlegierung bestehen.The magnet or the magnetic middle part can consist, for example, of a neodymium alloy or a ferrite alloy.

Allgemein kann ein Aktuator oder Schwingungsanreger beschrieben werden, welcher nicht selbst Schall abstrahlt, sondern vorhandene Strukturen im Fahrzeug anregt. Durch diese Anregung wird die Struktur in Schwingung versetzt, woraufhin sie selbst Schall abstrahlt. Der Aktuator ist, verglichen mit einem äquivalenten Subwoofer, typischerweise um etwa einen Faktor 5 bis 10 kleiner und um einen Faktor 2 bis 5 leichter.In general, an actuator or vibration exciter can be described that does not emit sound itself, but rather stimulates existing structures in the vehicle. This excitation causes the structure to vibrate, whereupon it itself emits sound. The actuator is typically about a factor of 5 to 10 smaller and a factor of 2 to 5 lighter compared to an equivalent subwoofer.

Aktuatoren, Tiefenaktuatoren bzw. Schwingungsanreger, wie sie hierin beschrieben wurden, können beispielsweise bevorzugt folgende Merkmale aufweisen, welche einzeln oder kombiniert zur Anwendung kommen können:

  • Die Spule des Aktuators ist direkt mit dem äußeren Gehäuse verbunden, beispielsweise geklebt oder auf andere Weise verbunden, wobei der Magnet typischerweise innenliegend ist, beispielsweise im Inneren des Spulendurchmessers, und typischerweise beweglich gelagert ist.
  • Ein äußerer Ring als Gehäuse oder Gehäuseteil, an dem die Spule beispielsweise befestigt sein kann, kann aus einem wärmeleitenden Metall oder Material bestehen, wobei der Ring beispielsweise einen magnetischen Flusskreis schließen kann und darüber hinaus die entstehende Wärme der Spule nach außen ableiten kann und an der äußeren Seite an die Umgebung abgeben kann.
  • Der Aktuator kann an unterschiedlichsten Positionen im und außerhalb des Fahrzeugs verbaut werden. Vorzugsweise kann er an Blechstrukturen wie beispielsweise einem Bodenblech, an einem Türstrukturblech, an einem Kofferraumdeckel, einer Reserveradmulde, einer Dachstruktur, einem Querträger, einem Kotflügel, einem Längsträger, einer Stirnwand oder an anderen Bauteilen eines Kraftfahrzeugs angebracht werden.
  • Der Aktuator kann in allen Raumrichtungen positionierbar sein mit gleicher Eignung. Dies kann insbesondere ermöglicht werden durch eine Zentrierung des Magnetsystems bzw. des Magneten an möglichst weit voneinander entfernt liegenden Ebenen.
  • Die Zentrierung und die Federung des Magnetsystems können in einem Bauteil ausgeführt sein, das aus verschiedenen Materialien bestehen kann wie beispielsweise Kunststoffen, Metallen oder Kompositmaterialien, wodurch das akustische Verhalten beeinflusst oder optimiert werden kann.
  • Der Aktuator kann ein von oben nach unten durchgängiges Mittelloch aufweisen, um den Aktuator an einem Bolzen mittig befestigen zu können.
  • Die Masse des beweglichen Magnetsystems bzw. Kerns kann beispielsweise etwa ±20% der Masse des äußeren Kerns bzw. der sonstigen Komponenten des Aktuators betragen. Dadurch kann der Aktuator sowohl oberhalb als auch unterhalb seiner eigenen Resonanzfrequenz betrieben werden.
  • Das Aktuatorgehäuse kann grundsätzlich in verschiedenen Formen ausgeführt werden, jedoch kann eine symmetrische Ausführung vorteilhaft für die Montage und auch die Herstellung sein.
  • Materialien können beispielsweise verschieden ausgeführt sein. Der Magnet kann beispielsweise aus einer Neodymlegierung oder auch aus einer Ferritlegierung bestehen. Weiterhin kann das Gehäuse offen oder teiloffen ausgeführt sein. Eine Anbindung des Aktuators kann abgesehen von dem bereits erwähnten Mittelloch auch über eine außenliegende Befestigung oder eine Klebe- oder Schweißverbindung erfolgen. Ebenfalls ist ein Aufbau denkbar, bei dem das Magnetsystem nicht vollständig innerhalb des Spulendurchmessers liegt, wobei die Spule auch teilweise vom Magneten umschlossen werden kann.
Actuators, depth actuators or vibration exciters, as described herein, can preferably have the following features, for example, which can be used individually or in combination:
  • The coil of the actuator is connected directly to the outer housing, for example glued or otherwise connected, with the magnet is typically internal, for example inside the coil diameter, and is typically movably mounted.
  • An outer ring as a housing or housing part, to which the coil can be attached, for example, can consist of a heat-conducting metal or material, whereby the ring can, for example, close a magnetic flux circuit and can also dissipate the heat generated by the coil to the outside and on the external side can release into the environment.
  • The actuator can be installed in a variety of positions inside and outside the vehicle. Preferably, it can be attached to sheet metal structures such as a floor panel, a door structure panel, a trunk lid, a spare wheel well, a roof structure, a cross member, a fender, a side member, a front wall or other components of a motor vehicle.
  • The actuator can be positioned in all spatial directions with the same suitability. This can be made possible in particular by centering the magnet system or the magnet on planes that are as far apart as possible.
  • The centering and suspension of the magnet system can be implemented in a component that can consist of different materials such as plastics, metals or composite materials, whereby the acoustic behavior can be influenced or optimized.
  • The actuator can have a center hole that runs from top to bottom in order to be able to attach the actuator to a bolt in the middle.
  • The mass of the movable magnet system or core can be, for example, approximately ±20% of the mass of the outer core or the other components of the actuator. This allows the actuator to be operated both above and below its own resonance frequency.
  • The actuator housing can basically be designed in different shapes, but a symmetrical design can be advantageous for assembly and manufacturing.
  • Materials can, for example, be designed differently. The magnet can, for example, consist of a neodymium alloy or a ferrite alloy. Furthermore, the housing can be designed to be open or partially open. Aside from the center hole already mentioned, the actuator can also be connected via an external fastening or an adhesive or welded connection. A structure is also conceivable in which the magnet system is not completely within the coil diameter, and the coil can also be partially enclosed by the magnet.

Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen entnehmen. Dabei zeigen:

Fig. 1:
einen Aktuator in einer seitlichen Explosionsansicht,
Fig. 2:
den Aktuator in einer perspektivischen Explosionsansicht,
Fig. 3:
den Aktuator in einem zusammengebauten Zustand,
Fig. 4:
eine alternative Ausführung eines Federelements,
Fig. 5:
einen Querschnitt einer Polplatte.
A person skilled in the art will find further features and advantages in the exemplary embodiments described below with reference to the accompanying drawing. Show:
Fig. 1:
an actuator in a side exploded view,
Fig. 2:
the actuator in a perspective exploded view,
Fig. 3:
the actuator in an assembled state,
Fig. 4:
an alternative version of a spring element,
Fig. 5:
a cross section of a pole plate.

Fig. 1 zeigt einen Aktuator 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer seitlichen Explosionsansicht. Fig. 1 shows an actuator 5 according to an embodiment of the invention in a side exploded view.

Der Aktuator 5 weist ein Gehäuse 10 auf. Das Gehäuse 10 wird gebildet durch eine erste Abdeckkappe 12, eine zweite Abdeckkappe 16 und einen Ring 14. Die beiden Abdeckkappen 12, 16 sind dabei außenseitig angeordnet und bestehen aus nicht wärmeleitendem, nicht magnetisch leitendem Material. Es sei erwähnt, dass eine oder beide dieser beiden Abdeckkappten 12, 16 jedoch beispielsweise auch aus wärmeleitendem, nicht magnetisch leitendem Material bestehen könnten. Der Ring 14 besteht aus wärmeleitendem, magnetisch leitendem Material.The actuator 5 has a housing 10. The housing 10 is formed by a first cover cap 12, a second cover cap 16 and a ring 14. The two cover caps 12, 16 are arranged on the outside and consist of non-heat-conducting, non-magnetically conductive material. It should be mentioned that one or both of these two cover caps 12, 16, for example could consist of heat-conducting, non-magnetically conductive material. The ring 14 consists of heat-conducting, magnetically conductive material.

Der Aktuator 5 weist eine Federanordnung 20 auf, welche durch ein erstes Federelement 22 und ein zweites Federelement 24 gebildet wird. Auf deren Ausführung wird weiter unten näher eingegangen werden.The actuator 5 has a spring arrangement 20, which is formed by a first spring element 22 and a second spring element 24. Their implementation will be discussed in more detail below.

Der Aktuator 5 weist eine Spule auf, welche durch einen Spulenträger 32, einen ersten Spulenabschnitt 34 und einen zweiten Spulenabschnitt 36 gebildet wird. Die beiden Spulenabschnitte 34, 36 sind dabei auf den Spulenträger 32 aufgebracht. Durch die Spulenabschnitte 34, 36 kann elektrischer Strom fließen, so dass in der Spule 30 ein Magnetfeld erzeugt wird.The actuator 5 has a coil, which is formed by a coil carrier 32, a first coil section 34 and a second coil section 36. The two coil sections 34, 36 are applied to the coil carrier 32. Electrical current can flow through the coil sections 34, 36, so that a magnetic field is generated in the coil 30.

Der Aktuator 5 weist einen Magneten 40 auf. Dieser wird gebildet durch einen magnetischen Mittelteil 42 sowie eine erste nicht magnetische Polplatte 44 und eine zweite nicht magnetische Polplatte 46. Der Mittelteil 42 ist dabei zwischen den beiden Polplatten 44, 46 aufgenommen.The actuator 5 has a magnet 40. This is formed by a magnetic middle part 42 and a first non-magnetic pole plate 44 and a second non-magnetic pole plate 46. The middle part 42 is accommodated between the two pole plates 44, 46.

Zur Befestigung der erwähnten Komponenten dienen zwei Sätze von jeweils vier Schrauben 18, 19. Alternativ wäre beispielsweise auch eine Befestigung durch Kleben, Schweißen oder Vernietung möglich.Two sets of four screws 18, 19 are used to fasten the components mentioned. Alternatively, fastening by gluing, welding or riveting would also be possible.

Fig. 2 zeigt den Aktuator 5 in einer perspektivischen Explosionsansicht. Dabei ist zu erkennen, dass das erste Federelement 22 eine Anzahl von insgesamt vier Federarmen 26 aufweist. Dementsprechend weist das zweite Federelement 24 eine Anzahl von insgesamt vier Federarmen 28 auf. Fig. 2 shows the actuator 5 in a perspective exploded view. It can be seen that the first spring element 22 has a total of four spring arms 26. Accordingly, the second spring element 24 has a total of four spring arms 28.

Der Magnet 40 ist im zusammengebauten Zustand derart ausgeführt, dass die beiden Polplatten 44, 46 unmittelbar an den magnetischen Mittelteil 42 angrenzen. Der Magnet 40 wird dann als Ganzes von den beiden axial benachbarten Federelementen 22, 24 gehalten. Dadurch ist der Magnet 40 lediglich in einer axialen Richtung beweglich, wobei er durch die Federelemente 22, 24 in eine mittige Ruhelage vorgespannt wird.When assembled, the magnet 40 is designed in such a way that the two pole plates 44, 46 directly adjoin the magnetic middle part 42. The magnet 40 is then held as a whole by the two axially adjacent spring elements 22, 24. As a result, the magnet 40 is only movable in an axial direction, being biased into a central rest position by the spring elements 22, 24.

Wie gezeigt sind die Polplatten 44, 46 auf ihrer jeweils nach außen gerichteten Fläche konkav gewölbt ausgeführt. Dies ermöglicht eine besonders platzsparende Anordnung des Magneten 40 zwischen den Federelementen 22, 24 und erlaubt eine besonders hohe magnetische Flussdichte im Randbereich der Polplatten. Im zusammengebauten Zustand umgibt die Spule 30 den Magneten 40 radial. Die Spule 30 ist dabei fest im Gehäuse 10 fixiert. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Spule 30 kann der Magnet 40 aus seiner Ruhelage ausgelenkt werden, wodurch Schwingungen entstehen. Insbesondere kann hierbei eine Spannung angelegt werden, welchem ein Audiosignal aufmoduliert ist. Entsprechend dieses Audiosignals schwingt dann der Magnet 40 und erzeugt dementsprechende Schwingungen. Der Ring 14 aus magnetisch leitendem Material dient dabei zum Vorsehen eines vorteilhaften Magnetschlusses.As shown, the pole plates 44, 46 are concavely curved on their outward-facing surfaces. This enables a particularly space-saving arrangement of the magnet 40 between the spring elements 22, 24 and allows a particularly high magnetic flux density in the edge region of the pole plates. When assembled, the coil 30 surrounds the magnet 40 radially. The coil 30 is firmly fixed in the housing 10. By applying an electrical voltage to the coil 30, the magnet 40 can be deflected from its rest position, causing oscillations. In particular, a voltage can be applied to which an audio signal is modulated. The magnet 40 then oscillates in accordance with this audio signal and generates corresponding oscillations. The ring 14 made of magnetically conductive material serves to provide an advantageous magnetic connection.

Zur Definition der axialen Richtung, entlang welcher der Magnet 40 beweglich ist, dienen ein erster zylinderartiger Vorsprung 13, welcher sich von der ersten Abdeckkappe 12 aus nach innen erstreckt, und ein zweiter zylindrischer Vorsprung 17, welcher sich von der zweiten Abdeckkappe 16 aus nach innen erstreckt.A first cylindrical projection 13, which extends inwards from the first cover cap 12, and a second cylindrical projection 17, which extends inwards from the second cover cap 16, serve to define the axial direction along which the magnet 40 is movable extends.

Fig. 3 zeigt den Aktuator 5 im zusammengebauten Zustand. Dabei ist zu erkennen, dass an der ersten Abdeckkappe 12 außenseitig drei zylinderförmige Anlagestellen 7 angeordnet sind. Mit diesen kann der Aktuator 5 an ein Bauteil eines Kraftfahrzeugs angrenzen. Des Weiteren ist mittig eine Bohrung 8 angeordnet, in welcher ein Gewinde ausgebildet ist. Damit kann der Aktuator 5 an einem Bauteil befestigt werden. Entsprechend ist auch die zweite Abdeckkappe 16 ausgebildet. Fig. 3 shows the actuator 5 in the assembled state. It can be seen that three cylindrical contact points 7 are arranged on the outside of the first cover cap 12. With these, the actuator 5 can adjoin a component of a motor vehicle. Furthermore, a hole 8 is arranged in the middle, in which a thread is formed. This allows the actuator 5 to be attached to a component. The second cover cap 16 is also designed accordingly.

Durch Befestigung bzw. Anlegen des Aktuators 8 an einem Bauteil eines Kraftfahrzeugs können die bereits weiter oben erwähnten Schwingungen, welche der Magnet 40 erzeugen kann, auf das Bauteil übertragen werden. Das Bauteil kann auf diese Weise selbst zum Schwingen angeregt werden, was dazu führt, dass es Schallwellen abgibt. Diese Schallwellen sind typischerweise im Innenraum eines Fahrzeugs hörbar. Auf diese Weise kann ohne das Vorsehen eines separaten Lautsprechers Schall erzeugt werden, was sich insbesondere bei tiefen Frequenzen anbietet und zu einer deutlichen Platz- und Gewichtseinsparung führt.By attaching or placing the actuator 8 on a component of a motor vehicle, the vibrations already mentioned above, which the magnet 40 can generate, can be transmitted to the component. In this way, the component itself can be stimulated to vibrate, which causes it to emit sound waves. These sound waves are typically audible inside a vehicle. In this way, sound can be generated without having to provide a separate loudspeaker, which is particularly useful at low frequencies and leads to significant space and weight savings.

Es sei erwähnt, dass beispielsweise die Bohrung 8 auch dazu verwendet werden kann, um den Aktuator 5 mit einem starren Bauteil wie beispielsweise einem Karosserieteil eines Fahrzeugs zu verbinden und der Aktuator 5 auf der gegenüberliegenden Seite mit einem Bauteil, welches zu Schwingungen angeregt werden soll, verbunden werden kann. Auf diese Weise kann das feststehende Bauteil wie beispielsweise eine Karosserie des Fahrzeugs als Referenz dienen, relativ zu welcher die Schwingungen angeregt werden.It should be mentioned that, for example, the bore 8 can also be used to connect the actuator 5 to a rigid component such as a body part of a vehicle and the actuator 5 on the opposite side to a component which is to be excited to vibrate. can be connected. In this way, the fixed component, such as a vehicle body, can serve as a reference relative to which the vibrations are excited.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführung eines Federelements, hier beispielhaft des ersten Federelements 22. Dieses kann im Rahmen der mit Bezug auf die Figuren 1 bis 3 beschriebenen Ausführung anstelle des dort gezeigten ersten Federelements 22 und/oder anstelle des dort gezeigten zweiten Federelements 24 verwendet werden. Fig. 4 shows an alternative embodiment of a spring element, here as an example of the first spring element 22. This can be done within the framework of the with reference to Figures 1 to 3 described embodiment can be used instead of the first spring element 22 shown there and / or instead of the second spring element 24 shown there.

Im Gegensatz zur sternförmigen Ausführung, welche in Fig. 2 zu sehen ist, sind die Federarme 26 des in Fig. 4 dargestellten Federelements 22 spiralförmig ausgeführt. Damit kann eine andere Federcharakteristik erreicht werden.In contrast to the star-shaped version, which in Fig. 2 can be seen, are the spring arms 26 of the in Fig. 4 Spring element 22 shown is designed in a spiral shape. This allows a different spring characteristic to be achieved.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Polplatte 44, 46 im Querschnitt. Die Polplatte ist bespielhaft auf der dem nicht dargestellten Magneten zugewandten Seite im Wesentlichen plan ausgebildet 61. Die dem Magneten abgewandte bzw. äußere Seite bzw. Fläche 62 ist konkav ausgebildet und somit der gesamte Querschnitt der Polplatte konkav. Die äußere Seite weist am umlaufenden Rand einen Kragen 63 auf, an welchem die Polplatte eine größere Dicke bzw. Materialstärke aufweist als in der Mitte. Wobei im Bereich der Mitte der äußeren Seite die Polplatte ein im Wesentlichen planes Plateau 64 aufweist. Der Übergang 65 zwischen Kragen 63 und Plateau 64 kann dabei verschiedenartig ausgestaltet sein, beispielhaft sind ein linearer Übergang, ein kreisbogenförmiger und ein parabelförmiger Übergang veranschaulicht, auf der linken Seite. Fig. 5 shows schematically a pole plate 44, 46 in cross section. The pole plate is, for example, essentially flat on the side facing the magnet (not shown) 61. The outer side or surface 62 facing away from the magnet is concave and thus the entire cross section of the pole plate is concave. The outer side has a collar 63 on the circumferential edge, on which the pole plate has a greater thickness or material thickness than in the middle. The pole plate has a substantially flat plateau 64 in the area of the middle of the outer side. The transition 65 between collar 63 and plateau 64 can be designed in various ways, for example a linear transition, a circular arc-shaped and a parabolic transition are illustrated on the left side.

Claims (14)

  1. Actuator (5) for exciting at least one component of a motor vehicle with vibrations,
    wherein the actuator (5) has the following:
    - a housing (10) which is configured to be connected to the component,
    - an electrical coil (30) which is rigidly connected to the housing (10) and is configured to generate a magnetic field when an electrical current flows through it, and
    - a magnet (40) which is arranged in the housing (10) so as to be movable to a limited extent,
    - wherein the actuator has at least one first pole plate (44, 46) which is assigned to the magnet, characterized in that the outwardly directed surface (62) of the first pole plate, i.e. facing away from the magnet, is concave, and therefore said surface has a greater thickness at the outer edge than in its centre.
  2. Actuator (5) according to one of the preceding claims,
    - wherein the first pole plate (44, 46) has a collar (63) along its outer edge, in particular of substantially constant thickness, which can comprise up to 20% of the total extent of the pole plate.
  3. Actuator (5) according to either of the preceding claims,
    - wherein that surface of the first pole plate (61) which is oriented towards the magnet is substantially planar.
  4. Actuator (5) according to one of the preceding claims,
    - wherein the first and/or a second pole plate (44, 46) are/is configured with regard to their/its outwardly directed surface (62) in such a way that they have a substantially planar partial surface and/or a plateau (64) in their/its centre.
  5. Actuator (5) according to one of the preceding claims,
    - wherein the housing of the actuator (10) has a heat capacity of at least 0.08 kJ/K, in particular of at least 0.1 kJ/K.
  6. Actuator (5) according to one of the preceding claims,
    - wherein the coil has a fixed connection to the housing by an adhesive connection of thermally relatively highly conductive adhesive, wherein said adhesive has a thermal conductivity of at least 0.8 W/(m K), in particular at least 1 W/(m K).
  7. Actuator (5) according to Claim 6,
    - wherein the layer thickness of the adhesive here is a maximum of 0.3 mm, in particular less than 0.1 mm.
  8. Actuator (5) according to one of the preceding claims,
    - wherein the inner surface of the housing, which is connected to the coil and/or to the coil carrier by means of an adhesive connection, is structured and/or profiled.
  9. Actuator (5) according to one of the preceding claims,
    - which has a spring arrangement (20) which is configured to bias the magnet (40) into an inoperative position, wherein the spring arrangement (20) is configured to bias the magnet (40) in a manner returning same back to the inoperative position along every possible direction of movement.
  10. Actuator (5) according to Claim 9,
    - wherein the spring arrangement (20) has a first spring element (22) and a second spring element (24),
    - wherein the magnet (40) is held between the first spring element (22) and the second spring element (24),
    - wherein the first spring element (22) biases the magnet (40) in a first direction and the second spring element (24) biases the magnet (40) in a second direction opposite to the first direction, in particular wherein the first spring element (22) has a number of spring arms (26) for biasing the magnet (40), and/or the second spring element (24) has a number of spring arms (28) for biasing the magnet (40).
  11. Actuator (5) according to Claim 10,
    - wherein the spring elements (22, 24) are formed from a composite material.
  12. Actuator (5) according to either of the preceding Claims 10 to 11,
    - wherein the spring elements (22, 24) are, in particular additionally, coated, for example with one or more plastics with relatively high damping or with relatively massive materials, in order to dampen and/or to detune the natural vibration behaviour of the spring elements (22, 24).
  13. Actuator (5) according to one of the preceding Claims 10 to 12,
    - wherein the arrangement of the spring arms (26) is configured symmetrically or, alternatively, is preferably configured asymmetrically, in order to prevent natural vibrations.
  14. Actuator (5) according to one of the preceding Claims 10 to 13,
    - wherein the spring arms (26) are profiled in order to further improve the rigidity and the vibration properties, wherein the profiling is implemented here in particular by at least one rib and/or at least one bead and/or at least one edge and/or at least one curvature.
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