EP3963900A1 - VORRICHTUNG ZUM DETEKTIEREN VON LUFTSCHALL FÜR AUTOMOBILE ANWENDUNGEN, BEI DENEN LUFTSTRÖMUNGEN ZWISCHEN DER VORRICHTUNG UND EINER SCHALLQUELLE DES LUFTSCHALLS VORHANDEN SIND, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER DERARTIGEN VORRICHTUNG UND AUTOMATISIERT BETREIBBARES STRAßENFAHRZEUG UMFASSEND EINE DERARTIGE VORRICHTUNG - Google Patents

VORRICHTUNG ZUM DETEKTIEREN VON LUFTSCHALL FÜR AUTOMOBILE ANWENDUNGEN, BEI DENEN LUFTSTRÖMUNGEN ZWISCHEN DER VORRICHTUNG UND EINER SCHALLQUELLE DES LUFTSCHALLS VORHANDEN SIND, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER DERARTIGEN VORRICHTUNG UND AUTOMATISIERT BETREIBBARES STRAßENFAHRZEUG UMFASSEND EINE DERARTIGE VORRICHTUNG

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EP3963900A1
EP3963900A1 EP20719140.4A EP20719140A EP3963900A1 EP 3963900 A1 EP3963900 A1 EP 3963900A1 EP 20719140 A EP20719140 A EP 20719140A EP 3963900 A1 EP3963900 A1 EP 3963900A1
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EP
European Patent Office
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aks
component
acoustic sensor
sound channel
circuit board
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20719140.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Giesler
Matthias Gausmann
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/13—Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles

Definitions

  • Air currents between the device and a sound source of the airborne sound are present, a method for producing such a device and an automated road vehicle which can be operated including such a device
  • the invention relates to a device for detecting airborne sound for automotive applications in which air currents are present between the device and a sound source of the airborne sound.
  • the invention also relates to a method for producing such a device.
  • the invention also relates to an automated road vehicle comprising such a device.
  • DE 10 2016 006 802 A1 discloses a method and a device for detecting at least one special signal emanating from an emergency vehicle.
  • a challenge in the development of such acoustic sensors is protection against ambient conditions, for example against external influences such as rainwater, and against flow conditions that are caused, for example, by wind, for example headwind. At the same time, however, this protection should have the lowest possible attenuation of the external acoustic signal.
  • the ambient conditions result on the one hand from the use of acoustic sensors in automotive applications, for example in road traffic.
  • the environmental conditions result from the installation locations of the acoustic sensors, which are located on moving and / or stationary, so-called open-air objects, for example on vehicles, exposed to the weather.
  • the object of the invention is to enable airborne sound detection and the conversion of airborne sound into processable signals under difficult environmental and flow conditions.
  • the device detects airborne sound for automotive applications in which air currents are present between the device and a sound source of the airborne sound.
  • the device solves the task through system properties from the specific coordination of individual components of the device with one another.
  • the device comprises an acoustic sensor as components.
  • the device also includes a protective grille to protect the device against the ingress of coarser foreign bodies.
  • the protective grille comprises at least one opening for an inlet of the airborne sound into the device. The opening is arranged axially offset to an axial axis of the device.
  • the device comprises an acoustically permeable, hydrophobic and / or lipophobic first membrane. The first membrane is arranged behind the protective grille in the air flow direction.
  • the device comprises a flow bypass.
  • the flow bypass runs between the protective grille and the first membrane.
  • the flow bypass leads fluids and / or foreign bodies that have entered the device through the air flow away from the first membrane and out of the device.
  • the device also comprises a sound channel arranged parallel to the axial axis, at one end of which the first membrane is arranged in the air flow direction and at the second end of which the acoustic sensor is arranged.
  • the sound channel is protected against the effects of moisture and foreign bodies by the first membrane.
  • the diameter, length, volume, shape and / or material properties of the sound channel are adapted in order to dampen the natural modes of the device.
  • the device comprises a circuit board.
  • the circuit board includes components and their connections for preprocessing analog or digital signals from the acoustic sensor.
  • the components are designed for analog or digital signal processing and / or for realizing filter functions, functions for phase reversal, compressor functions and / or amplifier functions.
  • the circuit board holds the acoustic sensor on one side of the circuit board.
  • the acoustic sensor is arranged on the rear side of the circuit board in the direction of air flow.
  • the acoustic sensor has its sound inlet opening on the component mounting side of the printed circuit board and the printed circuit board comprises a printed circuit board opening for the sound inlet.
  • the acoustic sensor is arranged on the front side of the circuit board in the air flow direction. In this case, the acoustic sensor has its sound inlet opening on the side of the acoustic sensor opposite the component mounting side of the Lei terplatte.
  • the special feature of the device according to the invention compared to known microphones is the functionality and airborne sound detection and its conversion under difficult environmental and flow conditions that exist in automotive applications. For example, while a road vehicle is in motion, a speed-dependent air flow and thus relative air flows between a sound source, for example a siren of an emergency vehicle or a pedestrian, and the device arise.
  • the device according to the invention is distinguished by the detection of airborne sound and its conversion in the event of relative air currents.
  • the above-mentioned environmental conditions also result from the intended use in automotive applications and from the previously described installation locations of the device where relative air currents arise.
  • airborne sound can be detected and converted into electrical signals in a temperature range from -50 ° C to + 90 ° C, for example -30 ° C to + 70 ° C.
  • the device according to the invention is characterized in that the individual components of the device, for example the acoustic sensor, the protective grille, the opening for the air sound inlet, i.e. the sound inlet opening, the first membrane, the flow bypass and the sound channel, taking air into account - And / or body noise, aeroacoustics, flow and fluid dynamics, electronics and mechanics are coordinated with one another.
  • the device represents a housing for the acoustic sensor.
  • the term acoustic sensor designates both the acoustic sensor as a component of the device and the entire device.
  • An acoustic sensor is a sensor that detects mechanical vibrations, for example caused by airborne sound waves, and converts them into a processable signal, for example an electrical signal such as an electrical voltage.
  • the acoustic sensor includes an analog and / or digital signal output.
  • the forming takes place in two stages. In a first acoustic-mechanical conversion stage, the airborne sound is converted into the movement of an object according to a certain reception principle. In the second mechanical-electrical conversion stage, the movement of the object is converted into the electrical signal according to a specific converter principle.
  • Examples of acoustic sensors are an arrangement of a magnet and an electrical coil, microphones, accelerometers, piezo sensors or strain gauges.
  • MEMS mechanical system
  • acoustic sensor comprising an arrangement of semiconductor elements that absorb vibrations
  • the protective grille is a grille with a mechanical protective function.
  • the protective grille is constructed in such a way that coarse foreign bodies, i.e. particles with diameters of, for example, at least 2 mm, for example dirt particles such as
  • Mud particles, dust particles, soot particles, grains of salt, stones, insects or other particles contained in the air cannot penetrate the device.
  • the opening for the air inlet is positioned in the protective grille in such a way that no direct jet and / or particle flow acts on the first membrane in the axial sensor direction.
  • the first membrane is thus mechanically protected by the arrangement and / or geometry of the opening.
  • the opening or openings are essentially 2 mm wide and essentially 5 mm long.
  • the first membrane is permeable to airborne sound waves. Due to the hydrophobic and / or lipophobic behavior, the sound channel is protected against immission by, for example, moisture and particles.
  • the first membrane is a microporous membrane.
  • a membrane with 1.3 ⁇ 10 9 pores / cm 2 for example, is microporous.
  • Such a membrane is particularly waterproof and enables protection at least according to IPX4K.
  • the first membrane is designed to enable protection according to IP69K.
  • the number 6 in IP69K means complete tightness and thus protection against the ingress of solid objects and dust. 9K denotes protection against the ingress of water during high pressure or steam jet cleaning. This is particularly advantageous for protection in automotive applications.
  • IP International Protection
  • the degree of protection indicates the suitability of components for various environmental conditions.
  • the protected systems are divided into corresponding types of protection, so-called International Protection, abbreviated to IP codes.
  • IP codes The ISO 20653: 2013 road vehicles standard - Protection classes (IP code) - Protection against foreign objects, water and contact - Electrical equipment describes the status of road vehicles.
  • IPX6K offers protection against strong water jets under increased pressure, specifically for road vehicles.
  • Air flow direction means air flow direction through the device or air flow direction relative to the road vehicle on which the device is built.
  • the roles of the first end of the sound channel and the second end of the sound channel are interchanged when the device is installed in the rear, in which the protective grille is open against the forward direction of travel of the road vehicle.
  • the flow bypass ensures that fluids that have entered through the air inlet, for example water, air, and small particles such as dirt and / or dust, do not agglomerate on the acoustically permeable membrane, but rather again through an opening at the outlet of the flow bypass for an air outlet be conveyed out of the device.
  • the flow bypass is a self-cleaning flow bypass.
  • the flow bypass is designed acoustically, flow-acoustically and flow-dynamically in such a way that the aeroacoustic sound generated by the flow is reduced and the flow-dynamic forces do not negatively affect the subsequent acoustically permeable membrane, for example damage or degrade it.
  • the sound channel is used for the targeted sound guidance of the airborne sound waves to the acoustic sensor.
  • the sound channel is specially dimensioned acoustically so that no or only a few and weak eigenmodes develop in the usable frequency range of the acoustic sensor. This targeted dimensioning is essentially based on geometric parameters such as diameter, length, volume and shape.
  • the circuit board is also called a printed circuit board.
  • the components of the circuit board include, for example, logic modules such as ASICS or FPGAs.
  • one component implements a high-pass filter that allows airborne sound waves with frequencies greater than 300 Hz to pass.
  • the dynamic range of a signal is limited by means of compressor functions.
  • the components are, for example, mounted directly on the surface of the printed circuit board, for example soldered, and they are also called surface mounted devices, abbreviated to SMD.
  • the circuit board opening corresponds to a hole or a through-hole on the circuit board for the airborne sound to enter the acoustic sensor, which is arranged on the rear side of the circuit board in the direction of air flow.
  • the lower side of the circuit board in the air flow direction is the surface of the circuit board on which the components and the acoustic sensor are arranged.
  • the front side of the circuit board in the air flow direction is the surface of the circuit board on which the components and the acoustic sensor are arranged.
  • the acoustic sensor comprises a microphone.
  • the microphone comprises a microphone capsule and a transducer.
  • the acoustic-mechanical conversion takes place in the microphone capsule.
  • the microphone capsule includes, for example, a membrane that is excited to vibrate by airborne sound.
  • the mechanical-electrical conversion takes place in the converter.
  • the transducer is, for example, an electrodynamic transducer, such as in the case of a moving coil microphone, or an electrostatic transducer, such as in the case of a condenser microphone.
  • the acoustic sensor is implemented as a MEMS microphone.
  • MEMS microphones are miniaturized microphones which, for example, use SMD technology for direct use on the circuit board.
  • MEMS microphones have small dimensions and are easy to process industrially. For example, MEMS microphones can be assembled in a reflow soldering process. Compared to other microphones, MEMS microphones are less sensitive to high temperatures and are therefore particularly suitable for automotive applications.
  • the acoustic sensor is an electret condenser microphone.
  • the shape and / or material properties of the protective grille are adapted to protect the first membrane, the sound channel and / or the acoustic sensor against dynamic flow and / or static forces that arise, for example, from the wind or the weather.
  • the protective grille and the openings in the protective grille are designed to be rotationally symmetrical, for example.
  • the protective grille is taken for example from a plastic and is shaped in such a way, that is, has such a geometry, in order to offer a scope of protection of at least IPX6K. A mechanical protective effect of the device is thus achieved and the acoustic sensor is protected against such influences.
  • the protective grille comprises an open-pore material, for example a foam material such as an open-pore polyurethane foam material.
  • Wind and / or water absorption can be set by scalable size of pores in the material.
  • Foam materials are characterized by a very low density and easy processing and processing. Foams are particularly easy to manufacture from polyurethane.
  • Open-pore polyurethane foam is also called filter foam. Filter foam is particularly suitable for wind absorption. Filter foam is classified according to pore size / number of pores. The unit is the number of pores per inch, abbreviated PPL.
  • the protective grille comprises a filter foam in the range from 10 to 80 PPL According to a further aspect of the invention, the protective grille is an exchangeable protective grille in order to be replaced in the event of coarse contamination without having to replace the entire device.
  • a shape and / or material properties of the flow bypass are adapted in order to dampen the aeroacoustic sound generated by the air flow through the flow bypass and / or to protect the first membrane against dynamic flow and / or static forces.
  • the flow bypass is shaped in such a way that, if possible, there are no edges or similar shapes in the flow bypass where flow breaks and / or flow turbulences can occur. Flow breaks and / or flow turbulences generate aeroacoustic noise.
  • the susceptibility to flow breaks and / or flow turbulence is greatly reduced, as is the generation of aero-acoustic noise. This is particularly advantageous in the case of relative air currents, for example while the device is moving when driving a road vehicle.
  • the sound channel is open at one of its ends and closed at the other end with a closure element with a reflection factor.
  • Open means open to sound entry.
  • a flow resistance of the sound channel can be set as a function of the reflection factor.
  • the closing element is the acoustic sensor, for example the microphone, or the circuit board.
  • the sound channel has essentially the shape of a cylinder, a truncated cone or a horn part and the first membrane is at the first end of the sound channel with a larger first area and the acoustic sensor at the second end of the sound channel with a smaller second area Area arranged.
  • a horn part or also called a funnel is a robust system for high-tem- sensitive detection of airborne sound waves.
  • a sound channel in the form of a horn part couples the receiver acoustically particularly well to the sound field, so that as much of the externally entering sound energy as possible arrives at the receiver. In this way, minimal acoustic damping of the sound energy flow is achieved.
  • the sound channel and the flow bypass are implemented by an inflow component.
  • the inflow component includes a bulge.
  • the bulge comprises a cavity which is continuous in the axial axis and through which the sound channel is implemented.
  • the inflow component is brought together with the protective grille in such a way that the flow bypass is implemented by a free space between the inflow component and the protective grille. This means that the flow bypass runs between the protective grille and the inflow component.
  • the inflow component and its bulge are shaped in such a way that the aeroacoustic sound generated by the air flow through the flow bypass is attenuated.
  • the inflow component and its bulge do not include any flow separation edges in the flow bypass.
  • the device comprises a housing in which the circuit board is arranged.
  • the housing protects the circuit board and its components from mechanical and / or thermal influences.
  • the housing comprises fastening means, for example screws, in order to fasten the housing and the device to a control unit or to a road vehicle.
  • the circuit board is arranged perpendicular or parallel to the axial axis of the device.
  • the second end of the sound channel is arranged in a radial extension of a jacket surface of the sound channel.
  • the acoustic sensor for example the microphone and / or the microphone capsule, is coupled to the sound channel parallel to the axial axis of the device.
  • the acoustic sensor is coupled to the sound channel perpendicular to the axial axis of the device, that is to say tangentially.
  • the circuit board comprises a connector for connecting the device to an electronic control unit.
  • the control device is designed to localize and / or classify the sound source as a function of the signals from the acoustic sensor.
  • the electronic control device is, for example, a control device that is only in active connection with the device. This means that the control unit only receives signals from the acoustic sensor and evaluates them.
  • the control device executes, for example, an intelligent algorithm, such as an artificial neural network trained in noise localization and / or classification.
  • the evaluated signals are forwarded via an on-board network of a road vehicle to further control units of the road vehicle, for example ADAS or AD Domain ECUs, or to actuators of the road vehicle.
  • the device is connected to a CAN bus or an Ethernet bus of the road vehicle.
  • the device comprises an elastic sealing component for coupling the acoustic sensor to the sound channel and / or to the circuit board.
  • the sealing component compensates for geometrical tolerances when assembling the device.
  • the elasticity ensures a defined decoupling of the acoustic sensor, including the microphone capsule, and / or the circuit board, from structure-borne sound. Furthermore, the elasticity ensures an acoustically closed connection between the sound channel and the microphone capsule.
  • the device comprises a decoupling component for vibration damping and / or for structure-borne noise decoupling.
  • the decoupling component is arranged at a coupling point between the device and a component into which the device can be installed and / or which can mechanically hold the device.
  • the decoupling component is made of a two-component material that generates an acoustically and / or vibrationally we kenden impedance jump.
  • the two-component material comprises a relatively soft material with a relatively small impedance and a relatively hard material with a relatively large impedance.
  • the soft material is arranged in front of the hard material in the direction of air flow.
  • the impedance jump is over the entire te contact surface of the protective grille and the decoupling component carried out.
  • the decoupling component is, for example, a molded part.
  • the protective grille and the decoupling component form one component.
  • the protective grille and the decoupling component are formed from an injection molded part.
  • the decoupling component is made of vibration-damping materials of different densities, for example from mixed-row polyurethane foams.
  • the decoupling component has, for example, a high mechanical load capacity and / or good insulating properties. By means of the component, the device is insensitive to vibrations, durable and therefore particularly well suited for automotive applications.
  • the device comprises a second membrane for venting the device.
  • the second membrane provides static pressure compensation for the device.
  • the wind generated when driving exerts a pressure on the device, for example on the acoustic sensor.
  • the proportional static pressure is compensated for by the second membrane.
  • the second membrane prevents condensation from forming in the device.
  • the method according to the invention for producing a device according to the invention comprises the following method steps:
  • an acoustic sensor according to the invention is coupled to a circuit board according to the invention
  • the acoustic sensor is coupled by means of the sealing component to a second end of a sound channel according to the invention with a smaller second surface of an inflow component according to the invention
  • a first membrane according to the invention is arranged at a first end of the sound channel with a larger second surface
  • a protective grille according to the invention is used in a decoupling component according to the invention, • the upstream component is brought together with the decoupling component to form a flow bypass according to the invention, and
  • the housing for the acoustic sensor obtained after the preceding method steps is set in a component according to the invention into which the housing can be installed and / or from which the housing is mechanically durable.
  • the acoustic sensor is coupled to the rear side of the circuit board in the direction of air flow, which is the surface of the circuit board on which the electronic components are arranged.
  • the circuit board is arranged perpendicularly or parallel to the axial axis of the device. In the parallel arrangement of the circuit board, the second end of the sound channel is arranged in a radial extension of the lateral surface of the sound channel.
  • the housing is mounted relative to a forward direction of travel from the rear in a front bumper of the road vehicle or from the front in a rear bumper.
  • the protective grille and the decoupling component are produced and provided as a molded part, for example as an injection-molded part.
  • Another aspect of the invention is a device produced by the method according to the invention.
  • the method according to the invention it is possible to install the housing, in particular the housing according to the invention, directly in / on the road vehicle during vehicle manufacture.
  • the method advantageously also allows an efficient retrofitting of an existing vehicle with the housing according to the invention, in particular with the housing according to the invention in which the acoustic sensors are integrated.
  • the invention thus also provides an assembly of retrofit solutions.
  • the housing is preassembled according to the method steps and arranged as a finished housing on the road vehicle.
  • the housing is installed from the rear in a front bumper of the road vehicle or from the front in a rear bumper relative to a forward direction of travel.
  • the road vehicle according to the invention which can be operated automatically, comprises a device according to the invention or an arrangement of several such devices or a device manufactured according to the method according to the invention.
  • the device is integrated into an outer side of the road vehicle by means of a component according to the invention into which the device can be built and / or the device can be mechanically retained from this.
  • the device is connected for signaling purposes by means of a plug connection according to the invention with an ADAS or AD Domain ECU of the road vehicle.
  • the arrangement comprises four devices arranged next to one another.
  • Such an arrangement is surprisingly very well suited for recording noise and is relatively easy to obtain.
  • the road vehicle is, for example, a passenger or truck or a passenger transport system such as a people mover.
  • the road vehicle includes technical equipment for self-driving, that is to say driverless or fully automated, autonomous ferry operation.
  • the ADAS which means advanced driver assistance system, or the AD, which means autonomous driving
  • main ECU which means electronic control unit, perceives the vehicle's surroundings by means of surroundings detection sensors, derives trajectory planning from it and determines the corresponding control signals, the vehicle actuators are provided to regulate the longitudinal and / or lateral guidance of the road vehicle.
  • the acoustic sensor of the device according to the invention is an example of a stiierfas sensor.
  • Further surroundings detection sensors are, for example, optical Sen sensors, for example cameras or lidar, or radar sensors. According to one aspect of the invention, the signals from the acoustic sensor with signals from other surroundings The detection sensors merged to locate and / or classify objects in traffic.
  • the component comprises fastening means in order to fasten the device to the road vehicle.
  • the device is installed from behind in the front bumper of the road vehicle or from the front in the rear bumper relative to the forward direction of travel. This means that the device can be retrofitted to existing road vehicles as a retrofit solution.
  • the device is permanently installed in the outside of the road vehicle, for example in its body.
  • a first arrangement of the devices in a front left area of the road vehicle, a second arrangement of the devices in a front right area of the road vehicle, a third arrangement of the devices in a rear left area of the road vehicle and / or a fourth arrangement of the devices is arranged in a rear right area of the road vehicle.
  • the arrangement corresponds to a specific positioning. This arrangement with four arrangements enables a 360 ° detection of ambient noise.
  • the arrangements each comprise four devices arranged next to one another.
  • the device is integrated into a static object of a traffic infrastructure, for example in a traffic light pole or a building, by means of the component according to the invention into which the device can be installed and / or from which the device is mechanically durable.
  • Fig. 1 is an isometric sectional view of an embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 2 is a side sectional view of the exemplary embodiment from FIG. 1
  • FIG. 3 shows an exploded view of the exemplary embodiment from FIG.
  • Fig. 4 is a sectional view of a further embodiment of a device according to the invention.
  • FIG. 5 shows a side sectional view of the exemplary embodiment from FIG. 4,
  • FIG. 6 is a three-dimensional view of the exemplary embodiment from FIG. 4,
  • FIG. 9 shows an exemplary embodiment of an outside of the road vehicle from FIG. 8.
  • a circuit board L is arranged perpendicular to an axial axis A of the device AKS in a device according to the invention AKS.
  • the circuit board is arranged parallel to the axial axis A of the device AKS.
  • a second end E2 of a sound channel 7 is arranged in a radial extension of a lateral surface of the sound channel 7.
  • the device AKS comprises a component B.
  • the component B holds the device AKS in an outside K of a road vehicle F, see FIG. 9.
  • the component B is, for example, an injection molded part or an additive process, for example a 3D printing process , manufactured component.
  • the outside K of the road vehicle F is, for example, part of a body of the road vehicle F, for example a bumper.
  • the bumper is a front bumper or a rear bumper.
  • the component B comprises a circular opening.
  • Component B is only shown in FIGS. 1, 2 and 3.
  • the devices shown in FIGS. 4, 5 and 6 can also include component B.
  • a protective grating according to the invention ter 2 is used.
  • the protective grille 2 is coupled to component B by means of a decoupling component 1 1 according to the invention, see FIGS. 1, 2 and 3.
  • the protective grille 2 and the decoupling component 1 1 are made from an injection molded part. 1, 2 and 3, the protective grille 2 comprises four symmetrically arranged slit-shaped openings 3a, 3b, 3c and 3d.
  • the openings 3a, 3b, 3c and 3d are inlet openings for airborne sound waves into the device AKS, as are the openings 3a, 3b and 3c in FIGS. 4, 5 and 6.
  • the airborne sound waves enter the device AKS in the air flow direction R.
  • the openings 3a, 3b, 3c and 3d are arranged axially offset to an axial axis A of the device AKS.
  • the exploded view in Fig. 3 shows the openings 3a, 3b, 3c and 3d, the protective grille 2 and the decoupling component 11 in a merged state.
  • an inflow component 8 is inserted into the decoupling component 11.
  • the inflow component 8 comprises a rotationally symmetrical bulge 9.
  • the inflow component 8 is inserted in such a way that a free space remains between the inflow component 8, its bulge 9 and the protective grille 2.
  • the free space forms a flow bypass 6 according to the invention.
  • the flow bypass 6 comprises air outlets 6a. The air is let out of the AKS device through the air outlets.
  • the bulge 9 of the inflow component 8 comprises a continuous cavity H.
  • the cavity H has the shape of a horn part with a larger first area at a first end E1 of the cavity H and a smaller second area at a second end E2.
  • the first and the second surface are each Weil base or top surfaces of the cavity H and symmetrical to the axial axis A.
  • the cavity H is created, for example, by a bore in the bulge.
  • the cavity H forms a sound channel 7.
  • the airborne sound waves are guided through the sound channel 7 to an acoustic sensor 1.
  • the acoustic sensor 1 is on the rear side of the circuit board L in the air flow direction R, which is the surface of the circuit board L equipped with the electronic components.
  • a first membrane 5 according to the invention is net angeord.
  • the acoustic sensor 1 is arranged as an extension of the second end E2 of the sound channel 7.
  • the acoustic sensor 1 is an electroacoustic sensor, for example a microphone.
  • the acoustic sensor 1 is a MEMS microphone.
  • Figs. 1, 2 and 3 each show a microphone capsule.
  • the acoustic sensor 1 is coupled to the sound channel 7 and to a circuit board 7 by means of a device component 10.
  • the circuit board L is arranged in a housing G.
  • the housing G is an electronic housing.
  • the circuit board L includes components and their connections for pre-processing analog or digital signals from the acoustic sensor 1. Furthermore, the circuit board L includes plug connections S to connect the circuit board L and thus the device AKS with an electronic control unit for signaling purposes.
  • the housing G comprises a second membrane 12 designed as a ventilation membrane for static pressure equalization of the housing G and for preventing condensation from forming in the housing G.
  • the housing G also comprises fastening means 13, for example screws.
  • FIG. 7 shows an example sequence of a method according to the invention. Another aspect of the invention is a different order of the individual method steps, for example V6, V5, V4, V3, V2, and V1.
  • acoustic sensor 1 is coupled to the circuit board L by means of the sealing component 10.
  • the acoustic sensor 1 is coupled by means of the sealing component 10 to the second end E2 of the sound channel 7 with a smaller second area.
  • the first membrane 5 is arranged at the first end E1 of the sound channel 7 with a larger second surface.
  • the protective guard is ter 2 inserted into the decoupling component 11.
  • the inflow component 8 is brought together with the decoupling component 11 to the flow bypass 6.
  • the housing obtained in this way for the acoustic sensor 1 is in the component B, in which the housing can be installed and / or from this the housing is mechanically durable, used.
  • FIG. 8 shows a passenger car as an example of a road vehicle F.
  • the device AKS according to the invention is integrated into an outside K of the road vehicle F, for example into a bumper.
  • the AKS device is held in the bumper by means of component B, see FIG. 9.

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Abstract

Vorrichtung (AKS) zum Detektieren von Luftschall für automobile Anwendungen, bei denen Luftströmungen zwischen der Vorrichtung (AKS) und einer Schallquelle des Luftschalls vorhanden sind, die Vorrichtung (AKS) umfassend einen Akustiksensor (1), ein Schutzgitter (2) zum Absichern der Vorrichtung (AKS) gegen Eindringen von Fremdkörpern, eine akustisch permeable, hydrophobe und/oder lipophobe erste Membran (5), einen zwischen dem Schutzgitter (2) und der ersten Membran (5) verlaufenden Strömungsbypass (6), einen Schallkanal (7) und eine Leiterplatte (L), die Leiterplatte (L) umfassend Bauelemente und deren Verbindungen zur Vorverarbeitung von analogen oder digitalen Signalen des Akustiksensors (1) und eine Leiterplattenöffnung (4), auf deren in Luftströmungsrichtung (R) hinteren Seite der Leiterplatte (L) der Akustiksensor (1) angeordnet ist.

Description

Vorrichtung zum Detektieren von Luftschall für automobile Anwendungen, bei denen
Luftströmungen zwischen der Vorrichtung und einer Schallguelle des Luftschalls vor handen sind, Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung und automati siert betreibbares Straßenfahrzeug umfassend eine derartige Vorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Detektieren von Luftschall für automobile Anwendungen, bei denen Luftströmungen zwischen der Vorrichtung und einer Schallquelle des Luftschalls vorhanden sind. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vorrichtung. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein automatisiert betreibbares Straßenfahrzeug umfassend eine derartige Vorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind Akustiksensoren zur Detektion von externen Ge räuschen außerhalb von Fahrzeugen bekannt. Beispielsweise offenbart die
DE 10 2016 006 802 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung zumindest eines von einem Einsatzfahrzeug ausgehenden Sondersignals.
Eine Herausforderung bei der Entwicklung derartiger Akustiksensoren ist der Schutz gegen Umgebungsbedingungen, beispielsweise gegen externe Einflüsse wie zum Beispiel Regenwasser, und gegen Strömungsbedingungen, die beispielsweise durch Wind, zum Beispiel Fahrtwind, verursacht werden. Dieser Schutz sollte aber zeit gleich eine möglichst minimale Dämpfung des externen akustischen Signals aufwei sen. Die Umgebungsbedingungen ergeben sich zum einen aus dem Einsatz Akus tiksensoren in automobilen Anwendungen, zum Beispiel im Straßenverkehr. Zum anderen ergeben sich die Umgebungsbedingungen durch Installationsorte der Akus tiksensoren, die sich an bewegten und/oder ruhenden, dem Wetter ausgesetzten, sogenannten open air Objekten, beispielsweise an Fahrzeugen, befinden. So sind beispielsweise Wasser, Strahlwasser, Schlammwasser, Schnee, Eis, Staub, Salze, beispielsweise Streusalze, hohe und/oder niedrige Umgebungstemperaturen, hohe oder niedrige Luftfeuchtigkeit und/oder höhere relative Luftan ström ungen, die bei spielsweise während einer Fahrt mit einem Fahrzeug vorhanden sind, Einwirkungen, unter denen der Akustiksensor zu funktionieren hat. Hier setzt die Erfindung an. Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, Luft schallerfassung und die Wandlung des Luftschalls in prozessierbare Signale unter schwierigen Umwelt- und Strömungsbedingungen zu ermöglichen.
Die nachfolgenden Definitionen und weiteren Ausführungen gelten für den gesamten Gegenstand der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung detektiert Luftschall für automobile Anwendun gen, bei denen Luftströmungen zwischen der Vorrichtung und einer Schallquelle des Luftschalls vorhanden sind. Die Vorrichtung löst die Aufgabe durch Systemeigen schaft aus der gezielten Abstimmung einzelner Komponenten der Vorrichtung aufei nander. Die Vorrichtung umfasst als Komponenten einen Akustiksensor. Ferner um fasst die Vorrichtung ein Schutzgitter zum Absichern der Vorrichtung gegen Eindrin gen von gröberen Fremdkörpern. Das Schutzgitter umfasst wenigstens eine Öffnung für einen Einlass des Luftschalls in die Vorrichtung. Die Öffnung ist axial versetzt zu einer Axialachse der Vorrichtung angeordnet. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine akustisch permeable, hydrophobe und/oder lipophobe erste Membran. Die erste Membran ist in Luftströmungsrichtung hinter dem Schutzgitter angeordnet. Des Wei teren umfasst die Vorrichtung einen Strömungsbypass. Der Strömungsbypass ver läuft zwischen dem Schutzgitter und der ersten Membran. Der Strömungsbypass lei tet durch die Luftströmung in die Vorrichtung eingetretene Fluide und/oder Fremd körper von der ersten Membran weg aus der Vorrichtung heraus. Die Vorrichtung umfasst auch einen parallel zur Axialachse angeordneten Schallkanal, an dessen einen in Luftströmungsrichtung ersten Ende die erste Membran angeordnet ist und an dessen zweitem Ende der Akustiksensor angeordnet ist. Der Schallkanal ist durch die erste Membran gegen Einwirken von Feuchtigkeit und Fremdkörpern geschützt. Durchmesser, Länge, Volumen, Formgebung und/oder Materialeigenschaften des Schallkanals sind angepasst, um Eigenmoden der Vorrichtung zu dämpfen. Außer dem umfasst die Vorrichtung eine Leiterplatte. Die Leiterplatte umfasst Bauelemente und deren Verbindungen zur Vorverarbeitung von analogen oder digitalen Signalen des Akustiksensors. Die Bauelemente sind ausgeführt zur analogen oder digitalen Signalverarbeitung und/oder zur Realisierung von Filterfunktionen, Funktionen zur Phasenumkehr, Kompressorfunktionen und/oder Verstärkerfunktionen. Ferner um- fasst die Leiterplatte auf einer Seite der Leiterplatte den Akustiksensor. Beispielswei se ist der Akustiksensor auf der in Luftströmungsrichtung hinteren Seite der Leiter platte angeordnet. In diesem Fall hat der Akustiksensor seine Schalleintrittsöffnung auf der Bauteilmontageseite der Leiterplatte und die Leiterplatte umfasst eine Leiter plattenöffnung für den Schalleintritt. Alternativ ist der Akustiksensor auf der in Luft strömungsrichtung vorderen Seite der Leiterplatte angeordnet. In diesem Fall hat der Akustiksensor seine Schalleintrittsöffnung auf der der Bauteilmontageseite der Lei terplatte gegenüberliegender Seite des Akustiksensors.
Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber bekannten Mikro fonen ist die Funktionstüchtigkeit und Luftschallerfassung und dessen Wandlung un ter schwierigen Umwelt- und Strömungsbedingungen, die bei automobilen Anwen dungen vorhanden sind. Beispielsweise entsteht mit während der Fahrt eines Stra ßenfahrzeuges ein von der Geschwindigkeit abhängiger Fahrtwind und damit relative Luftströmungen zwischen einer Schallquelle, beispielsweise einer Sirene eines Ein satzfahrzeuges oder eines Fußgängers, und der Vorrichtung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch die Luftschallerfassung und dessen Wandlung bei relativen Luftströmungen aus. Die oben genannten Umgebungsbedingungen erge ben sich zusätzlich aus dem vorgesehenen Einsatz bei den automobilen Anwendun gen auch aus den zuvor beschriebenen Installationsorten der Vorrichtung, an denen relative Luftströmungen entstehen. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist Luftschall erfassbar und wandelbar in elektrische Signale in einem Temperaturbe reich von -50°C bis +90°C, beispielsweise -30°C bis +70°C. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die einzelnen Komponenten der Vorrich tung, beispielsweise der Akustiksensor, das Schutzgitter, die Öffnung für den Luft schalleinlass, das heißt die Schalleintrittsöffnung, die erste Membran, der Strö mungsbypass und der Schallkanal, unter Berücksichtigung von Luft- und/oder Kör perschall, Aeroakustik, Strömungs- und Fluiddynamik, Elektronik und Mechanik auf einander abgestimmt sind.
Die Vorrichtung stellt ein Gehäuse für den akustischen Sensor dar. Der Begriff Akus tiksensor bezeichnet sowohl den Akustiksensor als Komponente der Vorrichtung als auch die gesamte Vorrichtung. Ein Akustiksensor ist ein Sensor, der mechanische Schwingungen, beispielsweise verursacht durch Luftschallwellen, erfasst und in ein prozessierbares Signal, bei spielsweise ein elektrisches Signal wie etwa eine elektrische Spannung, umformt.
Der Akustiksensor umfasst einen analogen und/oder digitalen Signalausgang. Die Umformung erfolgt in zwei Stufen. In einer ersten akustisch-mechanischen Umfor mungsstufe wird der Luftschall nach einem bestimmten Empfangsprinzip in die Be wegung eines Objektes umgeformt. In der zweiten mechanisch-elektrischen Umfor mungsstufe wird die Bewegung des Objektes nach einem bestimmten Wandlerprin zip in das elektrische Signal umgeformt. Beispiele für Akustiksensoren sind eine An ordnung eines Magneten und einer elektrischen Spule, Mikrofone, Beschleunigungs aufnehmer, Piezogeber oder Dehnungsmessstreifen. Ein mikro-elektro
mechanisches System, abgekürzt MEMS, umfassend eine Anordnung von Halblei terelementen, die Schwingungen aufnehmen, ist auch als Akustiksensor einsetzbar.
Das Schutzgitter ist ein Gitter mit mechanischer Schutzfunktion. Das Schutzgitter ist so konstruiert, dass gröbere Fremdkörper, das heißt Partikel mit Durchmessern von beispielsweise wenigstens 2 mm, beispielsweise Schmutzpartikel wie etwa
Schlammpartikel, Staubpartikel, Rußpartikel, Salzkörner, Steine, Insekten oder ande re Partikel, die in der Luft enthalten sind, nicht in die Vorrichtung eindringen können.
Die Öffnung für den Lufteinlass ist in dem Schutzgitter derart positioniert, dass in axi aler Sensorrichtung kein direkter Strahl und/oder Partikelstrom auf die erste Memb ran einwirkt. Damit ist durch die Anordnung und/oder Geometrie der Öffnung die ers te Membran mechanisch geschützt. Nach einem Aspekt der Erfindung sind die Öff nung oder die Öffnungen im Wesentlichen 2 mm breit und im Wesentlichen 5mm lang.
Die erste Membran ist permeabel für Luftschallwellen. Durch das hydrophobe und/oder lipophobe Verhalten ist der Schallkanal gegen Immission durch beispiels weise Feuchtigkeit und Partikeln geschützt. Die erste Membran ist nach einem weite ren Aspekt der Erfindung eine mikroporöse Membran . Mikroporös ist beispielsweise eine Membran mit 1 ,3 x 109 Poren/cm2. Eine derartige Membran ist besonders was- serdicht und ermöglicht einen Schutz wenigstens nach IPX4K. Nach einem Aspekt der Erfindung ist die erste Membran ausgeführt, einen Schutz nach IP69K zu ermög lichen. Die Ziffer 6 in IP69K bedeutet völlige Dichtheit und damit den Schutz gegen Eindringen von Festkörpern und Staub. 9K bezeichnet den Schutz gegen Eindringen von Wasser bei Hochdruck-oder Dampfstrahlreinigung. Dies ist besonders vorteilhaft für einen Schutz in automobilen Anwendungen.
Die Schutzart gibt die Eignung von Bauteilen für verschiedene Umgebungsbedin gungen an. Die geschützten Systeme werden in entsprechende Schutzarten, soge nannte International Protection, abgekürzt IP-Codes, eingeteilt. Die Norm ISO 20653:2013 Straßenfahrzeuge - Schutzarten (IP-Code) - Schutz gegen fremde Ob jekte, Wasser und Kontakt - Elektrische Ausrüstungen beschreibt den Stand für Stra ßenfahrzeuge. IPX6K bietet Schutz gegen starkes Strahlwasser unter erhöhtem Druck, spezifisch für Straßenfahrzeuge.
Luftströmungsrichtung bedeutet Luftströmungsrichtung durch die Vorrichtung oder Luftströmungsrichtung relativ zu dem Straßenfahrzeug, an dem die Vorrichtung ein gebaut ist. Bezogen auf die Luftströmungsrichtung relativ zu dem Straßenfahrzeug sind bei einem Heckeinbau der Vorrichtung, bei der das Schutzgitter entgegen der Vorwärtsfahrtichtung des Straßenfahrzeuges geöffnet ist, die Rollen des ersten En des Schallkanals und des zweiten Endes des Schallkanals gegenseitig vertauscht.
Der Strömungsbypass sorgt dafür, dass durch den Lufteinlass eingetretene Fluide, beispielsweise Wasser, Luft, und kleine Partikel, wie etwa Schmutz und/oder Staub, sich nicht an der akustisch permeablen Membran agglomerieren, sondern durch eine Öffnungen am Ausgang des Strömungsbypasses für einen Luftauslass wieder aus der Vorrichtung heraus befördert werden. In diesem Sinne ist der Strömungsbypass ein selbstreinigender Strömungsbypass. Der Strömungsbypass ist akustisch, strö mungsakustisch und strömungsdynamisch derart ausgelegt, dass die durch die Durchströmung generierte aeroakustische Schallentstehung gemindert wird und die wirkenden strömungsdynamischen Kräfte die nachfolgende akustisch permeable Membran nicht negativ beeinflussen, beispielsweise schädigen oder degradieren. Der Schallkanal dient der gezielten Schallführung der Luftschallwellen hin zu dem Akustiksensor. Der Schallkanal ist akustisch speziell dimensioniert, so dass sich möglichst keine oder nur wenige und schwache Eigenmoden im nutzbaren Fre quenzbereich des Akustiksensors ausbilden. Diese gezielte Dimensionierung basiert im Wesentlichen auf geometrischen Größen, wie zum Beispiel Durchmesser, Länge, Volumen und Formgebung.
Die Leiterplatte wird auch Platine oder printed Circuit board genannt. Die Bauteile der Leiterplatte umfassen beispielsweise Logikbausteine wie etwa ASICS oder FPGAs. Beispielsweise realisiert ein Bauteil einen Hochpassfilter, der Luftschallwellen mit Frequenzen größer als 300 Hz passieren lässt. Mittels Kompressorfunktionen wird ein Dynamikumfang eines Signals eingeschränkt. Die Bauteile sind beispielsweise direkt auf der Oberfläche der Leiterplatte montiert, beispielsweise gelötet, und wer den auch surface mounted devices, abgekürzt SMD, genannt. Die Leiterplattenöff nung entspricht einem Loch oder einer Durchgangsbohrung auf der Leiterplatte für einen Eintritt des Luftschalls in den Akustiksensor, der auf der in Luftströmungsrich tung hinteren Seite der Leiterplatte angeordnet ist. Die in Luftströmungsrichtung hin tere Seite der Leiterplatte ist die Oberfläche der Leiterplatte, auf der die Bauteile und der Akustiksensor angeordnet sind. Bezogen auf die Luftströmungsrichtung relativ zu dem Straßenfahrzeug sind bei einem Heckeinbau der Vorrichtung, bei der das Schutzgitter entgegen der Vorwärtsfahrtichtung des Straßenfahrzeuges geöffnet ist, die in Luftströmungsrichtung vordere Seite der Leiterplatte die Oberfläche der Leiter platte, auf der die Bauteile und der Akustiksensor angeordnet sind.
Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst der Akustiksensor ein Mikrofon. Das Mik rofon umfasst eine Mikrofonkapsel und einen Wandler. In der Mikrofonkapsel erfolgt die akustisch-mechanische Umformung. Die Mikrofonkapsel umfasst beispielsweise eine Membran, die durch Luftschall zu Schwingungen angeregt wird. In dem Wandler erfolgt die mechanisch-elektrische Umwandlung. Der Wandler ist beispielsweise ein elektrodynamischer Wandler, wie etwa bei einem Tauchspulenmikrofon, oder ein elektrostatischer Wandler, wie etwa bei einem Kondensatormikrofon. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Akustiksensor als ein MEMS- Mikrofon realisiert. MEMS-Mikrofone sind miniaturisierte Mikrofone, die beispielswei se in SMD-Technik ausgeführt sind zum direkten Einsatz auf der Leiterplatte. MEMS- Mikrofone besitzen kleine Abmessungen und sind einfach industriell zu verarbeiten, beispielsweise können MEMS-Mikrofone in einem Reflow-Lötprozess bestückt wer den. Im Vergleich zu anderen Mikrofonen sind MEMS-Mikrofone unempfindlicher ge genüber hohen Temperaturen und damit für automobile Anwendungen besonders gut geeignet. Alternativ ist der Akustiksensor ein E lektret- Kondensatormikrofon.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sind eine Formgebung und/oder Materi aleigenschaften des Schutzgitters angepasst, um die erste Membran, den Schallka nal und/oder den Akustiksensor gegen strömungsdynamische und/oder statische Kräfte, die beispielsweise durch Fahrtwind oder Wetter entstehen, zu schützen. Das Schutzgitter und die Öffnungen des Schutzgitters sind beispielsweise rotationssym metrisch ausgeführt. Das Schutzgitter ist beispielsweise aus einem Kunststoff gefer tigt und ist derart geformt, das heißt besitzt eine derartige Geometrie, um einen Schutzumfang von wenigstens IPX6K zu bieten. Damit wird eine mechanische Schutzwirkung der Vorrichtung erzielt und der Akustiksensor gegen derartige Einwir kungen geschützt.
Beispielsweise umfasst das Schutzgitter ein offenporiges Material, beispielsweise ein Schaummaterial wie etwa ein offenporiges Polyurethanschaummaterial. Durch ska lierbare Größe von Poren in dem Material kann eine Wind- und/oder Wasserabsorp tion eingestellt werden. Schaummaterialien zeichnen sich durch eine sehr niedrige Dichte und einfache Ver- und Bearbeitung aus. Schaumstoffe lassen sich besonders einfach aus Polyurethan hersteilen. Offenporiger Polyurethanschaum wird auch Fil terschaum genannt. Filterschaum eignet sich besonders gut für Windabsorption. Fil terschaum wird nach Porengröße/Porenanzahl klassifiziert. Als Einheit dient die An zahl von Poren pro Inch, abgekürzt PPL Beispielsweise umfasst das Schutzgitter ei nen Filterschaum im Bereich 10 bis 80 PPL Das Schutzgitter ist nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ein auswechselbares Schutzgitter, um bei gröberer Verschmutzung ersetzt zu werden, ohne die komplette Vorrichtung ersetzen zu müssen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sind eine Formgebung und/oder Materi aleigenschaften des Strömungsbypasses angepasst, um die durch die Luftströmung durch den Strömungsbypass erzeugte aeroakustische Schallentstehung zu dämpfen und/oder die erste Membran gegen strömungsdynamische und/oder statische Kräfte zu schützen. Beispielsweise ist der Strömungsbypass derart geformt, dass in dem Strömungsbypass möglichst keine Kanten oder ähnliche Formen vorhanden sind, an denen Strömungsabrisse und/oder Strömungsverwirbelungen auftreten können. Strömungsabrisse und/oder Strömungsverwirbelungen generieren aeroakustische Schallentstehung. Durch gezielte Formgebung wird die Anfälligkeit für Strömungs abrisse und/oder Strömungsverwirbelungen stark gemindert und damit eine aeroa kustische Schallentstehung ebenso. Dies ist insbesondere bei relativen Luftströmun gen, beispielsweise während Bewegung der Vorrichtung bei Fahrt mit einem Stra ßenfahrzeug, vorteilhaft.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Schallkanal an einem seiner bei den Enden offen und an dem anderen Ende mit einem Abschlusselement mit einem Reflexionsfaktor abgeschlossen. Offen bedeutet offen für einen Schalleintritt. In die sem Sinne ist der Schallkanal, an dessen Schalleintrittsöffnung eine akustisch per meable Membran angeordnet ist, an dieser Öffnung offen. In Abhängigkeit des Re flexionsfaktors ist eine Strömungsresistenz des Schallkanals einstellbar. Das Ab schlusselement ist der Akustiksensor, beispielsweise das Mikrofon, oder die Leiter platte.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung besitzt der Schallkanal im Wesentlichen die Form eines Zylinders, eines Kegelstumpfes oder eines Hornteils und die erste Membran ist an dem ersten Ende des Schallkanals mit einer größeren ersten Fläche und der Akustiksensor an dem zweiten Ende des Schallkanals mit einer kleineren zweiten Fläche angeordnet. Ein Hornteil oder auch Trichter genannt, wie zum Bei spiel in Fig.1 der DE 38 43 033 C2 offenbart, ist ein robustes System zur hochemp- findlichen Detektion von Luftschallwellen. Ein Schallkanal in Form eines Hornteils koppelt den Empfänger akustisch besonders gut an das Schallfeld an, so dass mög lichst viel der extern eintretenden Schallenergie am Empfänger ankommt. Damit wird eine minimale akustische Dämpfung des Schallenergieflusses realisiert.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sind der Schallkanal und der Strömungs bypass durch ein Anströmbauteil realisiert. Das Anströmbauteil umfasst eine Aus buchtung. Die Ausbuchtung umfasst einen in Axialachse durchgehenden Hohlraum, durch den der Schallkanal realisiert ist. Das Anströmbauteil ist mit dem Schutzgitter derart zusammengeführt, dass der Strömungsbypass durch einen Freiraum zwischen dem Anströmbauteil und dem Schutzgitter realisiert ist. Das heißt, der Strömungsby pass verläuft zwischen dem Schutzgitter und dem Anströmbauteil. Das Anströmbau teil und dessen Ausbuchtung sind derart geformt, dass die durch die Luftströmung durch den Strömungsbypass erzeugte aeroakustische Schallentstehung gedämpft wird. Beispielsweise umfassen das Anströmbauteil und dessen Ausbuchtung keine Strömungsabrisskanten im Strömungsbypass.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung ein Gehäuse, in dem die Leiterplatte angeordnet ist. Das Gehäuse schützt die Leiterplatte und deren Bauteile vor mechanischen und/oder thermischen Einflüssen. Das Gehäuse umfasst Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben, um das Gehäuse und die Vorrichtung an einem Steuergerät oder an einem Straßenfahrzeug zu befestigen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Leiterplatte senkrecht oder parallel zu der Axialachse der Vorrichtung angeordnet. Bei der parallelen Anordnung der Lei terplatte ist das zweite Ende des Schallkanals in radialer Verlängerung einer Mantel fläche des Schallkanals angeordnet. Bei senkrechter Anordnung der Leiterplatte ist der Akustiksensor, beispielsweise das Mikrofon und/oder die Mikrofonkapsel, parallel zu der Axialachse der Vorrichtung an den Schallkanal angekoppelt. Bei paralleler Anordnung der Leiterplatte ist der Akustiksensor senkrecht zu der Axialachse der Vorrichtung, das heißt tangential, an den Schallkanal angekoppelt. Mit der parallelen Anordnung werden besonders gute Signale des Akustiksensors erhalten. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Leiterplatte eine Steckeran bindung zum Anschließen der Vorrichtung an ein elektronisches Steuergerät. Das Steuergerät ist ausgeführt, in Abhängigkeit der Signale des Akustiksensors die Schallquelle zu lokalisieren und/oder zu klassifizieren. Das elektronische Steuergerät ist beispielsweise ein Steuergerät, das ausschließlich mit der Vorrichtung in Wirkver bindung steht. Das heißt, das Steuergerät erhält lediglich Signale des Akustiksensors und wertet diese aus. Das Steuergerät führt beispielsweise einen intelligenten Algo rithmus, wie etwa ein auf Geräuschlokalisation und/oder -klassifikation trainiertes künstliches neuronales Netzwerk aus. Die ausgewerteten Signale werden nach ei nem Aspekt der Erfindung über ein Bordnetz eines Straßenfahrzeuges an weitere Steuergeräte des Straßenfahrzeuges, beispielsweise ADAS oder AD Domain ECUs, oder an Aktuatoren des Straßenfahrzeuges, weitergeleitet. Beispielsweise ist die Vor richtung an einen CAN-Bus oder einen Ethernet-Bus des Straßenfahrzeuges ange bunden.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung ein elastisches Dichtungsbauteil zur Ankopplung des Akustiksensors an den Schallkanal und/oder an die Leiterplatte. Das Dichtungsbauteil gleicht geometrische Toleranzen beim Zu sammenbau der Vorrichtung aus. Die Elastizität sorgt für eine definierte Entkopplung des Akustiksensors, unter anderem der Mikrofonkapsel, und/oder der Leiterplatte von Körperschall. Ferner sorgt die Elastizität für eine akustisch geschlossene Verbindung des Schallkanals zur Mikrofonkapsel.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung ein Entkopp lungsbauteil zur Schwingungsdämpfung und/oder zur Körperschallentkopplung. Das Entkopplungsbauteil ist an einer Kopplungsstelle zwischen der Vorrichtung und ei nem Bauteil, in das die Vorrichtung einbaubar und/oder von diesem die Vorrichtung mechanisch haltbar ist, angeordnet. Das Entkopplungsbauteil ist aus einem Zwei- komponenten-Werkstoff, der einen akustisch und/oder schwingungstechnisch wir kenden Impedanzsprung erzeugt, gefertigt. Der Zweikomponenten-Werkstoff umfasst einen relativ weichen Werkstoff mit relativ kleiner Impedanz und einen relativ harten Werkstoff mit relativ großer Impedanz. Der weiche Werkstoff ist in Luftströmungsrich tung vor dem harten Werkstoff angeordnet. Der Impedanzsprung ist über die gesam- te Anlagefläche des Schutzgitters und des Entkopplungsbauteils durchgeführt. Das Entkopplungsbauteil ist beispielsweise ein Formteil. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung bilden das Schutzgitter und das Entkopplungsbauteil ein Bauteil. Bei spielsweise sind das Schutzgitter und das Entkopplungsbauteil aus einem Spritz gussteil gebildet. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Entkopplungs bauteil aus vibrationsdämpfenden Materialien unterschiedlicher Dichte gefertigt, bei spielsweise aus gemischtzeiligen Polyurethan-Schaumstoffen. Das Entkopplungs bauteil besitzt beispielsweise eine hohe mechanische Belastbarkeit und/oder gute Dämmeigenschaften. Mittels des Bauteils ist die Vorrichtung unempfindlich gegen Erschütterungen haltbar und damit besonders gut geeignet für automobile Anwen dungen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine zweite Membran zur Entlüftung der Vorrichtung. Die zweite Membran stellt einen statischen Druckausgleich für die Vorrichtung bereit. Wenn die Vorrichtung bei Verwendung an einer Außenseite eines Straßenfahrzeuges angeordnet ist, übt der bei Fahrt entste hende Fahrtwind einen Druck auf die Vorrichtung, beispielsweise auf den Akus tiksensor, aus. Durch die zweite Membran wird der anteilige statische Druck ausge glichen. Ferner verhindert die zweite Membran eine Kondensatbildung in der Vorrich tung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrich tung umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
• mittels eines erfindungsgemäßen Dichtungsbauteils wird ein erfindungsgemä ßer Akustiksensor an eine erfindungsgemäße Leiterplatte angekoppelt,
• der Akustiksensor wird mittels des Dichtungsbauteils an ein zweites Ende ei nes erfindungsgemäßen Schallkanals mit einer kleineren zweiten Fläche eines erfindungsgemäßen Anströmbauteils angekoppelt,
• eine erfindungsgemäße erste Membran wird an ein erstes Ende des Schallka nals mit einer größeren zweiten Fläche angeordnet,
• ein erfindungsgemäßes Schutzgitter wird in ein erfindungsgemäßes Entkopp lungsbauteil eingesetzt, • das Anström bauteil wird mit dem Entkopplungsbauteil zusammengeführt, um einen erfindungsgemäßen Strömungsbypass zu bilden, und
• das nach den vorausgehenden Verfahrensschritten erhaltene Gehäuse für den Akustiksensor wird in ein erfindungsgemäßes Bauteil, in das das Gehäu se einbaubar und/oder von diesem das Gehäuse mechanisch haltbar ist, ein gesetzt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Akustiksensor auf die in Luftströ mungsrichtung hintere Seite der Leiterplatte, das ist die Oberfläche der Leiterplatte, auf der die elektronischen Bauteile angeordnet sind, angekoppelt. Erfindungsgemäß wird die Leiterplatte senkrecht oder parallel zu der Axialachse der Vorrichtung ange ordnet. Bei der parallelen Anordnung der Leiterplatte ist das zweite Ende des Schall kanals in radialer Verlängerung der Mantelfläche des Schallkanals angeordnet.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Gehäuse relativ zu einer Vor wärtsfahrrichtung von hinten in eine Frontstoßstange des Straßenfahrzeuges oder von vorne in eine Heckstoßstange montiert.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das Schutzgitter und das Entkopp lungsbauteil als ein Formteil, beispielsweise als ein Spritzgussteil, hergestellt und bereitgestellt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung hergestellt nach dem erfin dungsgemäßen Verfahren.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, das Gehäuse, insbesondere das erfindungsgemäße Gehäuse, bereits bei der Fahrzeugherstellung direkt in/an das Straßenfahrzeug einzubauen. Das Verfahren erlaubt vorteilhafterweise aber auch eine effiziente Nachrüstung eines Bestandfahrzeuges mit dem erfindungsge mäßen Gehäuse, insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse, in das die Akustiksensoren integriert sind. Damit stellt die Erfindung auch eine Montage von Retrofitlösungen bereit. Hierzu wird das Gehäuse gemäß den Verfahrensschritten vormontiert und als fertiges Gehäuse an dem Straßenfahrzeug angeordnet. Nach einem Aspekt der Erfindung wird das Gehäuse relativ zu einer Vorwärtsfahrrichtung von hinten in eine Frontstoßstange des Straßenfahrzeuges oder von vorne in eine Heckstoßstange eingebaut.
Das erfindungsgemäßes automatisiert betreibbare Straßenfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung oder eine Anordnung mehrerer derartiger Vorrichtun gen oder eine Vorrichtung hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Vorrichtung ist mittels eines erfindungsgemäßen Bauteils, in das die Vorrichtung ein baubar und/oder von diesem die Vorrichtung mechanisch haltbar ist, in eine Außen seite des Straßenfahrzeugs integriert. Ferner ist die Vorrichtung mittels einer erfin dungsgemäßen Steckeranbindung mit einer ADAS oder AD Domain ECU des Stra ßenfahrzeuges signaltechnisch verbunden.
Beispielsweise sind mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen versetzt zueinander, beispielsweise kreisförmig, rechteckförmig oder linienförmig, angeordnet. Beispiels weise umfasst die Anordnung vier nebeneinander angeordnete Vorrichtungen. Eine derartige Anordnung ist überraschenderweise sehr gut geeignet zur Geräuschauf nahme und relative einfach zu erhalten.
Das Straßenfahrzeug ist beispielsweise ein Personen- oder Lastkraftwagen oder ein Personentransportsystem, wie etwa ein people mover. Beispielsweise umfasst das Straßenfahrzeug eine technische Ausrüstung für einen selbstfahrenden, das heißt fahrerlosen oder vollautomatisierten, autonomen Fährbetrieb. Die ADAS, das heißt advanced driver assistance System, oder die AD, das heißt autonomous driving, Do main ECU, das heißt electronic control unit, nimmt mittels Umfelderfassungssenso ren ein Fahrzeugumfeld wahr, leitet daraus eine Trajektorienplanung ab und be stimmt entsprechende Steuersignale, die Fahrzeugaktuatoren bereitgestellt werden, um die Längs- und/oder Querführung des Straßenfahrzeuges zu regeln. Der Akus tiksensor der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Beispiel für einen Umfelderfas sungssensor. Weitere Umfelderfassungssensoren sind beispielsweise optische Sen soren, beispielsweise Kamera oder Lidar, oder Radarsensoren. Nach einem Aspekt der Erfindung werden die Signale des Akustiksensors mit Signalen weiterer Umfel- derfassungssensoren fusioniert, um Objekte im Straßenverkehr zu lokalisieren und/oder klassifizieren.
Das Bauteil umfasst Befestigungsmittel, um die Vorrichtung an das Straßenfahrzeug zu befestigen. Beispielsweise wird die Vorrichtung relativ zu der Vorwärtsfahrrichtung von hinten in die Frontstoßstange des Straßenfahrzeuges oder von vorne in die Heckstoßstange eingebaut. Damit kann die Vorrichtung als Retrofitlösung an Be standsstraßenfahrzeugen nachgerüstet werden. Alternativ ist die Vorrichtung in der Außenseite des Straßenfahrzeuges, beispielsweise in dessen Karosserie, fest ver baut.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sind eine erste Anordnung der Vorrich tungen in einem vorderen linken Bereich des Straßenfahrzeuges, eine zweite Anord nung der Vorrichtungen in einem vorderen rechten Bereich des Straßenfahrzeuges, eine dritte Anordnung der Vorrichtungen in einem hinteren linken Bereich des Stra ßenfahrzeuges und/oder eine vierte Anordnung der Vorrichtungen in einem hinteren rechten Bereich des Straßenfahrzeuges angeordnet. Die Anordnung entspricht einer bestimmten Positionierung. Diese Anordnung mit vier Anordnungen ermöglicht eine 360° Erfassung von Umgebungsgeräuschen. Beispielsweise umfassen die Anord nungen jeweils vier nebeneinander angeordnete Vorrichtungen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Vorrichtung mittels des erfin dungsgemäßen Bauteils, in das die Vorrichtung einbaubar und/oder von diesem die Vorrichtung mechanisch haltbar ist, in ein statisches Objekt einer Verkehrsinfrastruk tur, beispielsweise in einen Ampelmast oder ein Gebäude, integriert.
Die Erfindung wird beispielhaft in den folgenden Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine isometrische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungs gemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1 , Fig. 3 eine Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels aus Fig.1 ,
Fig. 4 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsge mäßen Vorrichtung,
Fig. 5 eine seitliche Schnittansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig. 4,
Fig. 6 eine dreidimensionale Ansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig. 4,
Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Straßenfahrzeuges und
Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel einer Außenseite des Straßenfahrzeuges aus Fig. 8.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche oder funktionsähnliche Tei le. Übersichtshalber sind in den einzelnen Figuren lediglich die für das jeweilige Ver ständnis relevanten Bezugsteile gekennzeichnet.
In den Fig. 1 , 2 und 3 ist bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung AKS eine Leiter platte L senkrecht zu einer Axialachse A der Vorrichtung AKS angeordnet. In den Fig. 4, 5 und 6 ist die Leiterplatte parallel zu der Axialachse A der Vorrichtung AKS angeordnet. Bei der parallelen Anordnung der Leiterplatte L ist ein zweites Ende E2 eines Schallkanals 7 in radialer Verlängerung einer Mantelfläche des Schallkanals 7 angeordnet. Die Beschreibungen zu den Fig. 1 , 2 und 3 gelten, falls nicht anders an gegeben, entsprechend für die Fig. 4, 5 und 6.
Die Vorrichtung AKS umfasst ein Bauteil B. Das Bauteil B hält die Vorrichtung AKS in einer Außenseite K eines Straßenfahrzeuges F, siehe Fig. 9. Das Bauteil B ist bei spielsweise ein Spritzgussformteil oder ein nach einem additiven Verfahren, bei spielsweise 3D-Druck-Verfahren, hergestelltes Bauteil. Die Außenseite K des Stra ßenfahrzeuges F ist beispielsweise ein Teil einer Karosserie des Straßenfahrzeuges F, beispielsweise eine Stoßstange. Die Stoßstange ist eine Frontstoßstange oder eine Heckstoßstange.
Das Bauteil B umfasst eine kreisförmige Öffnung. Das Bauteil B ist lediglich in den Fig. 1 , 2 und 3 gezeigt. Die in den Fig. 4, 5 und 6 gezeigten Vorrichtungen können auch das Bauteil B umfassen. In diese Öffnung ist ein erfindungsgemäßes Schutzgit ter 2 eingesetzt. Das Schutzgitter 2 ist mittels eines erfindungsgemäßen Entkopp lungsbauteils 1 1 mit dem Bauteil B gekoppelt, siehe Fig. 1 , 2 und 3. Beispielsweise sind das Schutzgitter 2 und das Entkopplungsbauteil 1 1 aus einem Spritzgussteil ge fertigt. In den Fig. 1 , 2 und 3 umfasst das Schutzgitter 2 vier symmetrisch angeordne te schlitzförmige Öffnungen 3a, 3b, 3c und 3d. Die Öffnungen 3a, 3b, 3c und 3d sind Eintrittsöffnungen für Luftschallwellen in die Vorrichtung AKS, ebenso die Öffnungen 3a, 3b und 3c in Fig. 4, 5 und 6. Die Luftschallwellen treten in Luftströmungsrichtung R in die Vorrichtung AKS ein. Die Öffnungen 3a, 3b, 3c und 3d sind axial versetzt zu einer Axialachse A der Vorrichtung AKS angeordnet. Die Explosionsdarstellung in Fig. 3 zeigt die Öffnungen 3a, 3b, 3c und 3d, das Schutzgitter 2 und das Entkopp lungsbauteil 1 1 in einem zusammengeführten Zustand.
In das Entkopplungsbauteil 1 1 ist ein Anströmbauteil 8 erfindungsgemäß eingesetzt. Das Anströmbauteil 8 umfasst eine rotationssymmetrische Ausbuchtung 9. Das An strömbauteil 8 ist derart eingesetzt, dass zwischen dem Anströmbauteil 8, dessen Ausbuchtung 9 und dem Schutzgitter 2 ein Freiraum vorhanden bleibt. Der Freiraum bildet einen erfindungsgemäßen Strömungsbypass 6. Der Strömungsbypass 6 um fasst Luftauslässe 6a. Durch die Luftauslässe wird die Luft aus der Vorrichtung AKS ausgelassen.
Die Ausbuchtung 9 des Anströmbauteils 8 umfasst einen in Axialachse A durchge henden Hohlraum H. Der Hohlraum H hat die Form eines Hornteils mit einer größe ren ersten Fläche an einem ersten Ende E1 des Hohlraums H und einer kleineren zweiten Fläche an einem zweiten Ende E2. Die erste und die zweite Fläche sind je weils Grund- oder Deckflächen des Hohlraums H und symmetrisch zur Axialachse A. Der Hohlraum H entsteht beispielsweise durch eine Bohrung in die Ausbuchtung. Der Hohlraum H bildet einen Schallkanal 7. Die Luftschallwellen werden durch den Schallkanal 7 zu einem Akustiksensor 1 geführt. Der Akustiksensor 1 ist auf der in Luftströmungsrichtung R hinteren Seite der Leiterplatte L, das ist mit den elektroni schen Bauteilen bestückte Oberfläche der Leiterplatte L, angeordnet. An dem ersten Ende E1 des Schallkanals 7 ist eine erfindungsgemäße erste Membran 5 angeord net. In Verlängerung des zweiten Endes E2 des Schallkanals 7 ist der Akustiksensor 1 angeordnet.
Der Akustiksensor 1 ist ein elektroakustischer Sensor, beispielsweise ein Mikrofon. In den Ausführungsbeispielen ist der Akustiksensor 1 ein MEMS-Mikrofon. Die Fig. 1 , 2 und 3 zeigen jeweils eine Mikrofonkapsel. Der Akustiksensor 1 ist mittels eines Dich tungsbauteils 10 an den Schallkanal 7 und an eine Leiterplatte 7 angekoppelt.
Die Leiterplatte L ist in einem Gehäuse G angeordnet. Das Gehäuse G ist ein Elekt ronikgehäuse. Die Leiterplatte L umfasst Bauteile und deren Verbindungen zur Vor verarbeitung von analogen oder digitalen Signalen des Akustiksensors 1. Ferner um fasst die Leiterplatte L Steckeranbindungen S, um die Leiterplatte L und damit die Vorrichtung AKS mit einem elektronischen Steuergerät signaltechnisch zu verbinden. Das Gehäuse G umfasst eine zweite Membran 12 ausgeführt als Entlüftungsmemb ran zum statischen Druckausgleich des Gehäuses G und zur Verhinderung einer Kondensatbildung in dem Gehäuse G. Das Gehäuse G umfasst auch Befestigungs mittel 13, beispielsweise Schrauben.
Fig. 7 zeigt einen Beispielablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine andere Reihenfolge der einzelnen Verfahrensschritte, zum Beispiel V6, V5, V4, V3, V2, und V1.
In einem Verfahrensschritt V1 wird mittels des Dichtungsbauteils 10 der Akus tiksensor 1 an die Leiterplatte L angekoppelt. In einem Verfahrensschritt V2 wird der Akustiksensor 1 mittels des Dichtungsbauteils 10 an das zweite Ende E2 des Schall kanals 7 mit einer kleineren zweiten Fläche angekoppelt. In einem Verfahrensschritt V3 wird die erste Membran 5 an das erste Ende E1 des Schallkanals 7 mit einer grö ßeren zweiten Fläche angeordnet. In einem Verfahrensschritt V4 wird das Schutzgit- ter 2 in das Entkopplungsbauteil 11 eingesetzt. In einem Verfahrensschritt V5 wird das Anström bauteil 8 mit dem Entkopplungsbauteil 11 zusammengeführt, um den Strömungsbypass 6. In einem Verfahrensschritt V6 wird das so erhaltene Gehäuse für den Akustiksensor 1 in das Bauteil B, in das das Gehäuse einbaubar und/oder von diesem das Gehäuse mechanisch haltbar ist, eingesetzt.
Fig. 8 zeigt einen Personenkraftwagen als Beispiel eines Straßenfahrzeuges F. In eine Außenseite K des Straßenfahrzeuges F, beispielsweise in eine Stoßstange, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung AKS integriert. Die Vorrichtung AKS wird mittels des Bauteils B in der Stoßstange gehalten, siehe Fig. 9.
Bezuqszeichen
1 Akustiksensor
2 Schutzgitter
3a Öffnung
3b Öffnung
3c Öffnung
3d Öffnung
4 Leiterplattenloch
5 erste Membran
6 Strömungsbypass
6a Luftauslass
7 Schallkanal
8 Anströmbauteil
9 Ausbuchtung
10 Dichtungsbauteil
11 Entkopplungsbauteil
12 zweite Membran
13 Befestigungsmittel
E1 erstes Ende
E2 zweites Ende
AKS Vorrichtung
A Axialachse
R Luftströmungsrichtung
H Hohlraum
L Leiterplatte
S Steckeranbindung
G Gehäuse
B Bauteil
V1 -V6 Verfahrensschritt
F Straßenfahrzeug
K Außenseite

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (AKS) zum Detektieren von Luftschall für automobile Anwendungen, bei denen Luftströmungen zwischen der Vorrichtung (AKS) und einer Schallquelle des Luftschalls vorhanden sind, die Vorrichtung (AKS) umfassend
• einen Akustiksensor (1 ),
• ein Schutzgitter (2) zum Absichern der Vorrichtung (AKS) gegen Eindringen von gröberen Fremdkörpern, das Schutzgitter (2) umfassend wenigstens eine Öffnung (3a, 3b, 3c, 3d) für einen Einlass des Luftschalls in die Vorrichtung (AKS), wobei die Öffnung (3a, 3b, 3c, 3d) axial versetzt zu einer Axialachse (A) der Vorrichtung (AKS) angeordnet ist,
• eine akustisch permeable, hydrophobe und/oder lipophobe erste Membran (5), die in Luftströmungsrichtung (R) hinter dem Schutzgitter (2) angeordnet ist,
• einen zwischen dem Schutzgitter (2) und der ersten Membran (5) verlaufen den Strömungsbypass (6), um durch die Luftströmung in die Vorrichtung (AKS) eingetretene Fluide und/oder Fremdkörper von der ersten Membran (5) weg aus der Vorrichtung (AKS) heraus zu leiten,
• einen parallel zur Axialachse (A) angeordneten Schallkanal (7), an dessen ei nem in Luftströmungsrichtung (R) ersten Ende (E1 , E2) die erste Membran (5) angeordnet ist und an dessen zweitem Ende (E2, E1 ) der Akustiksensor (1 ) angeordnet ist, wobei der Schallkanal (7) durch die erste Membran (5) gegen Einwirken von Feuchtigkeit und Fremdkörpern geschützt ist und Durchmesser, Länge, Volumen, Formgebung und/oder Materialeigenschaften des Schallka nals (7) angepasst sind, um Eigenmoden der Vorrichtung (AKS) zu dämpfen, und
• eine Leiterplatte (L), die Leiterplatte (L) umfassend
o Bauelemente und deren Verbindungen zur Vorverarbeitung von analo gen oder digitalen Signalen des Akustiksensors (1 ), wobei die Bauele mente ausgeführt sind zur analogen oder digitalen Signalverarbeitung und/oder zur Realisierung von Filterfunktionen, Funktionen zur Pha senumkehr, Kompressorfunktionen und/oder Verstärkerfunktionen, und o auf einer Seite der Leiterplatte (L) den Akustiksensor (1 ).
2. Vorrichtung (AKS) nach Anspruch 1 , wobei der Akustiksensor (1 ) ein Mikrofon um fasst, das Mikrofon umfassend eine Mikrofonkapsel und einen Wandler.
3. Vorrichtung (AKS) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Formgebung und/oder Ma terialeigenschaften des Schutzgitters (2) angepasst sind, um die erste Membran (5), den Schallkanal (7) und/oder den Akustiksensor (1 ) gegen strömungsdynamische und/oder statische Kräfte zu schützen.
4. Vorrichtung (AKS) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Form gebung und/oder Materialeigenschaften des Strömungsbypasses (6) angepasst sind, um die durch die Luftströmung durch den Strömungsbypass (6) erzeugte aeroakusti- sche Schallentstehung zu dämpfen und/oder die erste Membran (5) gegen strö mungsdynamische und/oder statische Kräfte zu schützen.
5. Vorrichtung (AKS) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schall kanal (7) an einem seiner beiden Enden (E1 , E2) offen und an dem anderen Ende (E2, E1 ) mit einem Abschlusselement mit einem Reflexionsfaktor abgeschlossen ist.
6. Vorrichtung (AKS) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schall kanal (7) im Wesentlichen die Form eines Zylinders, eines Kegelstumpfes oder eines Hornteils besitzt, die erste Membran (5) an dem ersten Ende (E1 ) des Schallkanals (7) mit einer größeren ersten Fläche und der Akustiksensor (1 ) an dem zweiten Ende (E2) des Schallkanals (7) mit einer kleineren zweiten Fläche angeordnet ist.
7. Vorrichtung (AKS) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schall kanal (7) und der Strömungsbypass (6) durch ein Anströmbauteil (8) realisiert sind, das Anströmbauteil (8) umfassend eine Ausbuchtung (9), die Ausbuchtung (9) um fassend einen in Axialachse (A) durchgehenden Hohlraum (H), durch den der Schall kanal (7) realisiert ist, und das Anströmbauteil (8) mit dem Schutzgitter (2) derart zu sammengeführt ist, dass der Strömungsbypass (6) durch einen Freiraum zwischen dem Anströmbauteil (8) und dem Schutzgitter (2) realisiert ist.
8. Vorrichtung (AKS) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Leiter platte (L) senkrecht oder parallel zu der Axialachse (A) der Vorrichtung (AKS) ange ordnet ist, wobei bei der parallelen Anordnung der Leiterplatte (L) das zweite Ende (E2) des Schallkanals (7) in radialer Verlängerung einer Mantelfläche des Schallka nals (7) angeordnet ist.
9. Vorrichtung (AKS) nach Anspruch 8, die Leiterplatte (L) umfassend eine Ste ckeranbindung (S) zum Anschließen der Vorrichtung an ein elektronisches Steuerge rät, wobei das Steuergerät ausgeführt ist, in Abhängigkeit der Signale des Akus tiksensors (1 ) die Schallquelle zu lokalisieren und/oder zu klassifizieren.
10. Vorrichtung (AKS) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend ein elastisches Dichtungsbauteil (10) zur Ankopplung des Akustiksensors (1 ) an den Schallkanal (7) und/oder an die Leiterplatte (L).
1 1 . Vorrichtung (AKS) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend ein Entkopplungsbauteil (1 1 ) zur Schwingungsdämpfung und/oder zur Körperschallent kopplung, wobei das Entkopplungsbauteil (1 1 ) an einer Kopplungsstelle zwischen der Vorrichtung (AKS) und einem Bauteil (B), in das die Vorrichtung (AKS) einbaubar und/oder von diesem die Vorrichtung (AKS) mechanisch haltbar ist, angeordnet ist, wobei das Entkopplungsbauteil (1 1 ) aus einem Zweikomponenten-Werkstoff, der ei nen akustisch und/oder schwingungstechnisch wirkenden Impedanzsprung erzeugt, gefertigt ist.
12. Vorrichtung (AKS) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine zweite Membran (12) zur Entlüftung der Vorrichtung (AKS).
13. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung (AKS) nach einem der vorangehen den Ansprüche, wobei
• mittels eines Dichtungsbauteils (10) nach Anspruch 10 ein Akustiksensor (1 ) an eine Leiterplatte (L) nach Anspruch 8 oder 9 angekoppelt wird (V1 ), • der Akustiksensor (1 ) mittels des Dichtungsbauteils (10) an ein zweites Ende (E2) eines Schallkanals (7) mit einer kleineren zweiten Fläche eines Anström- bauteils (8) nach Anspruch 7 angekoppelt wird (V2),
• eine erste Membran (5) nach Anspruch 1 an ein erstes Ende (E1 ) des Schall kanals (7) mit einer größeren zweiten Fläche angeordnet wird (V3),
• ein Schutzgitter (2) nach Anspruch 1 oder 3 in ein Entkopplungsbauteil (1 1 ) nach Anspruch 11 eingesetzt wird (V4),
• das Anström bauteil (8) mit dem Entkopplungsbauteil (1 1 ) zusammengeführt wird (V5), um einen Strömungsbypass (6) nach Anspruch 1 , 4 oder 7 zu bil den, und
• das nach den vorausgehenden Verfahrensschritten erhaltene Gehäuse für den Akustiksensor (1 ) in ein Bauteil (B) nach Anspruch 1 1 , in das das Gehäu se einbaubar und/oder von diesem das Gehäuse mechanisch haltbar ist, ein gesetzt wird (V6).
14. Automatisiert betreibbares Straßenfahrzeug (F) umfassend eine Vorrichtung (AKS) oder eine Anordnung mehrerer Vorrichtungen (AKS) nach einem der Ansprü che 1 bis 12 oder eine Vorrichtung (AKS) hergestellt nach dem Verfahren nach An spruch 13, wobei die Vorrichtung (AKS) mittels eines Bauteils (B) nach Anspruch 1 1 , in das die Vorrichtung (AKS) einbaubar und/oder von diesem die Vorrichtung (AKS) mechanisch haltbar ist, in eine Außenseite (K) des Straßenfahrzeugs (F) integriert ist und mittels einer Steckeranbindung (S) nach Anspruch 9 mit einer ADAS oder AD Domain ECU des Straßenfahrzeuges (F) signaltechnisch verbunden ist.
15. Straßenfahrzeug (F) nach Anspruch 14, wobei eine erste Anordnung der Vorrich tungen (AKS) in einem vorderen linken Bereich des Straßenfahrzeuges (F), eine zweite Anordnung der Vorrichtungen (AKS) in einem vorderen rechten Bereich des Straßenfahrzeuges (F), eine dritte Anordnung der Vorrichtungen (AKS) in einem hin teren linken Bereich des Straßenfahrzeuges (F) und/oder eine vierte Anordnung der Vorrichtungen (AKS) in einem hinteren rechten Bereich des Straßenfahrzeuges (F) angeordnet sind.
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