WO2020001891A1

WO2020001891A1 - SCHALLKANAL UND GEHÄUSE FÜR AKUSTIKSENSOREN FÜR EIN FAHRZEUG ZUM DETEKTIEREN VON SCHALLWELLEN EINES AKUSTISCHEN SIGNALS AUßERHALB DES FAHRZEUGES

Info

Publication number: WO2020001891A1
Application number: PCT/EP2019/063589
Authority: WO
Inventors: Vitali FRIBUS; Karsten Straßburg
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2020-01-02
Also published as: DE102018210489B4; DE102018210489A1

Abstract

Schallkanal (10) für einen Akustiksensor (1) für ein Fahrzeuges (20) zum Detektieren von Schallwellen (2) eines akustischen Signals außerhalb des Fahrzeuges (20), umfassend einen Eingangsbereich (11), um die Schallwellen (2) in den Schallkanal (10) eindringen zu lassen, und einen Leitungsbereich (12), um die Schallwellen (2) zu einem Schallwandler (1a) des Akustiksensors (1) zu leiten, wobei zwischen dem Eingangsbereich (11) und dem Leitungsbereich (12) eine erste Schicht (13) angeordnet ist, die ausgelegt ist, die Schallwellen (2) aus dem Eingangsbereich (11) in den Leitungsbereich (12) weiterzuleiten und Störeinflüsse, die eine Detektion des akustischen Signals verschlechtern, wenigstens zu dämpfen, und der Leitungsbereich (12) eine zweite Schicht (14) umfasst, die Wasser und/oder Wind dicht ist und ausgelegt ist, die Schallwellen (2) zu dem Schallwandler (1a) zu leiten, um die Schallwellen (2) im Wesentlichen frei von Störeinflüssen mit geringer Dämpfung der Schallwellen (2) zu detektieren. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Gehäuse (30), ein Fahrzeug (20) und ein Verfahren zum Montieren des Gehäuses (30) für Akustiksensoren (1, 3, 4, 5) des Fahrzeuges (20) zum Detektieren von Schallwellen (10) eines akustischen Signals außerhalb des Fahrzeuges (20).

Description

Schallkanal und Gehäuse für Akustiksensoren für ein Fahrzeug zum Detektieren von Schallwellen eines akustischen Signals außerhalb des Fahrzeuges

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schallkanal nach Anspruch 1 für einen Akustiksensor für ein Fahrzeug zum Detektieren von Schallwellen eines akustischen Signals außerhalb des Fahrzeuges. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Gehäuse nach Anspruch 8 für eine Anordnung von wenigstens einem ersten und einem zweiten Akustiksensor für ein Fahrzeug zum Detektieren von Schallwellen eines akustischen Signals außerhalb des Fahrzeuges nach Anspruch 8. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Fahrzeug nach Anspruch 14 mit Akustiksensoren zum Detektieren von Schallwellen eines akustischen Signals außerhalb des Fahrzeuges umfassend ein erfindungsgemäßes Gehäuse. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren nach Anspruch 15 zum Montieren eines Gehäuses.

Aus dem Stand der Technik sind akustische Sensoranordnungen zur Detektion von externen Geräuschen außerhalb des Fahrzeuges 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 akustischer Sensoranordnungen ist der Schutz vor externen Einflüssen wie zum Beispiel Feuchtigkeit (Regenwasser, Hochdruckreiniger, etc.). Dieser Schutz sollte aber zeitgleich eine möglichst minimale Dämpfung des externen akustischen Signals aufweisen.

Hier setzt die Erfindung an. Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, eine akustische Sensoranordnung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die vor externen Einflüssen geschützt ist bei minimaler Dämpfung des externen akustischen Signals.

Der erfindungsgemäße Schallkanal für einen Akustiksensor für ein Fahrzeug zum Detektieren von Schallwellen eines akustischen Signals außerhalb des Fahrzeuges löst die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Schallkanal umfasst einen Eingangsbereich, um die Schallwellen in den Schallkanal eindringen zu lassen. Ferner umfasst der Schallkanal einen Leitungsbereich, um die Schallwellen zu einem Schallwandler des Akustiksensors zu leiten. Zwischen dem Eingangsbereich und dem Leitungsbereich ist eine erste Schicht angeordnet. Die erste Schicht ist ausgelegt, die Schallwellen aus dem Eingangsbereich in den Leitungsbereich weiterzuleiten und Störeinflüsse, die eine Detektion des akustischen Signals verschlechtern, wenigstens zu dämpfen. Der Leitungsbereich umfasst eine zweite Schicht, die Wasser und/oder Wind dicht ist. Die zweite Schicht ist ausgelegt, die Schallwellen zu dem Schallwandler zu leiten. Die erste und die zweite Schicht ermöglichen eine Detektion der Schallwellen im Wesentlichen frei von Störeinflüssen mit geringer Dämpfung der Schallwellen. Der Schallkanal erlaubt eine Detektion von externen Geräuschen außerhalb des Fahrzeuges wie zum Beispiel Sirenen und schützt dabei den Akustiksensor vor Regenwasser, Störgeräuschen wie Fahrtwind, Schmutz, Fremdkörpern und weiteren externen Einflüssen, die bei einem Fahrzeug auftreten.

Das erfindungsgemäße Gehäuse für eine Anordnung von wenigstens einem ersten und einem zweiten Akustiksensor für ein Fahrzeug zum Detektieren von Schallwellen eines akustischen Signals außerhalb des Fahrzeuges löst die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Das Gehäuse umschließt in Gebrauch den ersten und den zweiten Akustiksensor. Das Gehäuse umfasst wenigstens einen ersten und einen zweiten erfindungsgemäßen Schallkanal. Der erste Schallkanal leitet eindringende Schallwellen zu einem Schallwandler des ersten Akustiksensors. Der zweite Schallkanal leitet eindringende Schallwellen zu einem Schallwandler des zweiten Akustiksensors. Form und Größe des ersten und den zweite Schallkanals sind durch den Aufbau des Gehäuses festgelegt. Das Gehäuse bietet damit Schutz für eine Anordnung von Akustiksensoren, wobei eine Detektion der Schallwellen im Wesentlichen frei von Störeinflüssen mit geringer Dämpfung der Schallwellen erfolgt. Wenigstens zwei Akustiksensoren ermöglichen die Detektion der Richtung, aus der das akustische Signal eintrifft. Form und Größe der Schallkanäle sind vorteilhafterweise durch Hohlräume im Inneren des Gehäuses vorgegeben. Die Hohlräume sind vorzugsweise durch einen inneren Gehäuseträger festgelegt. Das Gehäuse weist beispielsweise die Form eines Achtecks auf. Das Gehäuse weist beispielsweise eine Länge der Größenordnung von 10 cm auf. Dies ergibt ein sehr kompaktes Gehäuse, das an einer beliebigen Position des Fahrzeuges, vorzugsweise am Exterieur des Fahrzeuges, montiert werden kann. Vorzugsweise besteht das Gehäuse aus schall- leitendem Material. Damit können auch Körperschallwellen angeregt und geleitet werden.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug mit Akustiksensoren zum Detektieren von Schallwellen eines akustischen Signals außerhalb des Fahrzeuges löst die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Das Fahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Gehäuse. Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug eine Auswerteeinrichtung, die ausgeführt ist, mittels künstlicher Intelligenz Quellen der detektierten Schallwellen zu klassifizieren. Alternativ ist die Auswerteeinrichtung ausgelegt, die Quellen der detektierten Schallwellen nach deterministischen Verfahren zu klassifizieren. Vorteilhafterweise umfasst das Fahrzeug weitere Umfelderfassungssensoren wie zum Beispiel bildgebende Sensoren von Kameras, Radar-, Lidar- oder Ultraschallsensoren. Die Auswerteeinrichtung ist bevorzugt ausgeführt, die Detektion des akustischen Signals mit der Detektion wenigstens eines Signals der weiteren Umfelderfassungssensoren zu fusionieren, um die Wahrnehmung eines Fahrzeugumfeldes zu verbessern.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Montieren eines Gehäuses, vorzugsweise eines erfindungsgemäßen Gehäuses, für Akustiksensoren eines Fahrzeuges zum Detektieren von Schallwellen eines akustischen Signals außerhalb des Fahrzeuges auf einem Fahrzeugdach an einer Position einer Dachantenne löst die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Das Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

• Anordnen eines Dichtungsbandes um eine Buchse der Dachantenne herum,

• Anordnen eines Gehäusebodens auf das Dichtungsband, wobei der Gehäuseboden Eingangsbereiche von Schallkanälen umfasst,

• Anordnen einer ersten Schicht an Abschlussbereiche der Eingangsbereiche, wobei die erste Schicht ausgelegt ist, die Schallwellen aus den Eingangsbereichen weiterzu leiten und Störeinflüsse, die eine Detektion des akustischen Signals verschlechtern, wenigstens zu dämpfen, wobei vorzugsweise die erste Schicht ausgelegt ist, Windgeräusche und/oder Strahlwasser, vorzugsweise mit hohem Druck in die Schallkanäle eingebrachtes Strahlwasser, zu dämpfen, wobei besonders vorzugsweise die erste Schicht ein offenporiges Material, vorzugsweise ein Schaummaterial, ganz besonders ein offenporiges Polyurethanschaummaterial, umfasst • Anordnen eines inneren Gehäuseträgers, der nach Anordnung Leitungsbereiche der Schallkanäle darstellt, wobei die erste Schicht zwischen den Eingangsbereichen und den Leitungsbereichen angeordnet wird,

• Anordnen von Akustiksensoren in den Schallkanälen, wobei eine zweite Schicht, die Wasser und/oder Wind dicht ist, zwischen den Leitungsbereichen und den Schallwandlern der Akustiksensoren angeordnet wird, die Schallwellen zu den Schallwandlern leitet, wobei vorzugsweise die zweite Schicht eine Membran, vorzugsweise eine Membran auf Polytetrafluorethylen-Basis, umfasst,

• Anschließen der Akustiksensoren an das Bordnetz des Fahrzeuges über Anschlussverbindungen der Dachantenne, und

• Anordnen eines Gehäusedeckels zum Schließen des Gehäuses.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, das Gehäuse, insbesondere das erfindungsgemäße Gehäuse, bereits bei der Fahrzeugherstellung direkt in/an das Fahrzeug einzubauen. Das Verfahren erlaubt vorteilhafterweise aber auch eine effiziente Nachrüstung eines Bestandfahrzeuges mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse, insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse, in das die Akustiksensoren integriert sind. Damit stellt die Erfindung auch eine Montage von Retrofit- lösungen bereit. Hierzu wird das Gehäuse gemäß den Verfahrensschritten eins bis sieben vormontiert und als fertiges Gehäuse an dem Fahrzeug angeordnet.

Das Gehäuse kann prinzipiell an einer beliebigen Position am Exterieur des Fahrzeugs positioniert werden. In der Montagebeschreibung wird als Beispiel die Position der Dachantenne/Finne gewählt, weil dort typischerweise schon Anschlussmöglichkeiten ans Bordnetzt gegeben sind und daher sich diese Position besonders gut für Retrofitlösungen eignet. Die Grundidee des Gehäuses für die Akustiksensoren sind akustische Kanäle, die Schallkanäle, welche in die gewünschten Richtungen ausgerichtet sind, aus welchen Geräusche erkannt werden sollen. Beispielsweise sind es vier Kanäle. Vor und innerhalb dieser Kanäle sind Schichten als Barrieren angeordnet für externe Einflüsse angeordnet.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in der nachfolgenden Beschreibung, den Unteransprüchen und den Figuren angegeben. Die nachfolgenden Definitionen gelten für den gesamten Gegenstand der Erfindung.

Ein Schallkanal ist ein Übertragungsweg für Schallwellen.

Ein Akustiksensor ist ein Sensor, der Schallwellen eines akustischen Signals erfasst und in ein elektrisches Signal, vorzugsweise eine elektrische Spannung, umformt. Vorzugsweise umfasst der Akustiksensor einen Schallwandler. Der Schallwandler ist ein Bauteil, das Schallwellen, insbesondere Schallwechseldrücke, in elektrische Signale umwandelt. Ein Schallwandler ist zum Beispiel eine Anordnung eines Magneten und einer elektrischen Spule. Weitere Beispiele für einen Akustiksensor sind Mikrofone, Beschleunigungsaufnehmer, Piezogeber, Dehnungsmessstreifen und weitere Schwingungssensoren. Ein mikro-elektro-mechanisches System, abgekürzt MEMS, umfassend eine Anordnung von Halbleiterelementen, die Schwingungen aufnehmen, ist auch ein Akustiksensor.

Ein Fahrzeug ist vorzugsweise ein Straßenfahrzeug, bevorzugt ein Personen-oder Lastkraftwagen.

Künstliche Intelligenz ist ein Oberbegriff für die Automatisierung intelligenten Verhaltens. Beispielsweise lernt ein intelligenter Algorithmus, zweckgerichtet auf neue Informationen zu reagieren. Ein künstliches neuronales Netzwerk, im Englischen als Artificial Neural Network bezeichnet, ist ein intelligenter Algorithmus. Ein intelligenter Algorithmus ist ausgeführt zu lernen, zweckgerichtet auf neue Informationen zu reagieren.

Um zweckgerichtet auf neue Informationen reagieren zu können, ist es erforderlich, dass eine künstliche Intelligenz zunächst die Bedeutung von vorbestimmten Informationen mittels Trainingsdaten lernt, inspiriert von dem Lernprozess eines Gehirns.

Das Trainieren mit Trainingsdaten wird maschinelles Lernen genannt. Eine Teilmenge des maschinellen Lernens ist das tiefgehende Lernen, das sogenannte Deep Learning, bei dem eine Reihe hierarchischer Schichten von Neuronen, sogenannten Hidden Layers, genutzt wird, um den Prozess des maschinellen Lernens durchzuführen.

Neuronen sind die Funktionseinheiten eines künstlichen neuronalen Netzwerks. Ein Output eines Neurons ergibt sich im Allgemeinen als Wert einer Aktivierungsfunktion ausgewertet über eine mit Gewichtungsfaktoren gewichtete Summe der Inputs plus einen systematischen Fehler, dem sogenannten Bias. Ein künstliches neuronales Netzwerk mit mehreren Hidden Layers ist ein Deep Neural Network.

Das künstliche neuronale Netzwerk ist vorzugsweise ein vollständig verbundenes Netzwerk, im Englischen als Fully Connected Network bezeichnet. In einem vollständig verbundenen Netzwerk ist jedes Neuron einer Schicht mit allen Neuronen der vorausgehenden Schicht verbunden. Jede Verbindung hat ihren eigenen Gewichtungsfaktor. Vorzugsweise umfasst das künstlich neuronale Netzwerk konvolutionale Schichten umfassend mehrere, dem Fachmann bekannte Faltungs- und/oder Poo- lingschichten. In einem konvolutionalen neuronalen Netzwerk wird ein Filter auf eine Schicht von Neuronen unabhängig von der Position mit den gleichen Gewichtungsfaktoren angewendet. Vorzugsweise ist das künstliche neuronale Netzwerk ein kon- volutionales neuronale Netzwerk mit einer dem Fachmann bekannten Encoder- Decoder-Architektur.

Eine Schicht ist ein Abschnitt vor, innerhalb oder nach einem der Bereiche des Schallkanals. Die Schicht ist eine jeweilige Barriere für externe Störeinflüsse.

Vorzugsweise ist die erste Schicht ausgelegt, Windgeräusche und/oder Strahlwasser, vorzugsweise mit hohem Druck in den Schallkanal eingebrachtes Strahlwasser, zu dämpfen. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn ein Fahrzeug, das den Schallkanal umfasst, mit einem Hochdruckreiniger gereinigt wird.

Die Schutzart gibt die Eignung von Bauteilen für verschiedene Umgebungsbedingungen an. Die geschützten Systeme werden in entsprechende Schutzarten, sogenannte 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 Straßenfahrzeuge. Die erste Schicht ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass durch sie ein Schutzumfang gemäß IPX4K, das heißt Schutz gegen allseitiges Spritzwasser mit erhöhtem Druck, bis zumindest IPX6K, das heißt Schutz gegen starkes Strahlwasser unter erhöhtem Druck, spezifisch für Straßenfahrzeuge, geboten wird.

Vorteilhafterweise umfasst die erste Schicht ein offenporiges Material, vorzugsweise ein Schaummaterial, ganz besonders ein offenporiges Polyurethanschaummaterial. Durch skalierbare Größe von Poren in dem Material kann eine Wind- und/oder Wasserabsorption eingestellt werden. Schaummaterialien zeichnen sich durch eine sehr niedrige Dichte und einfache Ver- und Bearbeitung aus. Schaumstoffe lassen sich besonders einfach aus Polyurethan, einem Kunststoff, hersteilen. Offenporiger Polyurethanschaum wird auch Filterschaum genannt. Filterschaum eignet sich besonders gut für Windabsorption.

Filterschaum wird nach Porengröße/Porenanzahl klassifiziert. Als Einheit dient die Anzahl von Poren pro Inch, abgekürzt PPI. Die erste Schicht umfasst vorzugsweise einen Filterschaum im Bereich 10 bis 80 PPI.

Bevorzugt umfasst die zweite Schicht eine Membran, vorzugsweise eine Membran auf Polytetrafluorethylen-Basis. Bevorzugt ist die Membran eine mikroporöse Membran mit vorzugsweise 1 ,3 x 10⁹ Poren/cm². Eine derartige Membran ist besonders wind- und wasserdicht und ermöglicht einen Schutz wenigstens nach IPX4K.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist an dem Eingang des Eingangsbereichs eine dritte Schicht angeordnet zum Schutz vor Eindringen von Strahlwasser und Fremdkörpern in den Schallkanal, wobei vorzugsweise die dritte Schicht ein offenporiges Material umfasst. Vorzugsweise ist die dritte Schicht eine offenporige Blende mit beispielsweise 30 PPI. Die dritte Schicht bietet zum Beispiel Schutz gemäß IP1X, das heißt Schutz gegen feste Fremdkörper mit Durchmesser => 50 mm, bis zu IP6KX, das heißt staubdicht. Die dritte Schicht schützt zum Beispiel vor Insekten. Vorzugsweise sind der Eingangsbereich und/oder der Leitungsbereich verschachtelt, um die Schallwellen beim Eindringen in den Schallkanal zu dem Schallwandler hin zu leiten und/oder zu reflektieren, wobei vorzugsweise der Schallkanal glatte Innenoberflächen für eine Schallstreuung umfasst. Durch dieses Design des Schallkanals wird das akustische Signal optimal zu dem Akustiksensor geleitet. Störreflexionen der Schallwellen werden an bestimmten Stellen der Innenoberflächen des Schallkanals mittels rauen oder strukturierten Flächen eliminiert.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Schallkanal, vorzugsweise der Eingangsbereich oder der Leitungsbereich oder der Eingangsbereich und der Leitungsbereich, mit einem Gas gefüllt, um die Ausbreitung der Schallwellen in dem Schallkanal zu dem Schallwandler hinsichtlich Geschwindigkeit und Widerstand der Schallwellen zu optimieren.

Besonders bevorzugt umfasst der Schallkanal im Wesentlichen die Form eines Hornteils. Ein Hornteil wie zum Beispiel in Fig.1 der DE 38 43 033 C2 offenbart ist ein robustes System zur hochempfindlichen Detektion von Schallwellen. Ein Schallkanal mit der Form eines Hornteils eignet sich besonders gut, die Detektion eines akustischen Signals vor externen Einflüssen zu schützen bei minimaler Dämpfung des externen akustischen Signals.

Vorzugsweise umfasst das Gehäuse vier erfindungsgemäße Schallkanäle. In Gebrauch umschließt das Gehäuse vier Akustiksensoren. Die Schallkanäle sind bevorzugt in verschiedenen Richtungen ausgerichtet, im System der Himmelsrichtungen zum Beispiel nach Südost, Nordost, Nordwest und Südwest. Damit wird besonders vorteilhaft die Richtung von eintreffenden Schallwellen detektiert. Insbesondere wird detektiert, ob das akustische Signal relativ zum Fahrzeug von rechts hinten, rechts vorne, links vorne oder links hinten kommt. Mit n Akustiksensoren lassen sich n verschiedene Schallquellen separieren und richtungsbestimmen.

Alternativ umfasst das Gehäuse eine im Wesentlichen halbkugelförmige Form und mehrere, in verschiedene Richtungen weisende erfindungsgemäße Schallkanäle. In Gebrauch umschließt das Gehäuse Akustiksensoren, deren Anzahl gleich der Anzahl der Schallkanäle ist. Dieses Gehäuse wirkt vorteilhafterweise omnidirektional. Dadurch wird eine Rundum-Richtcharakteristik erreicht.

Vorteilhafterweise umfasst das Gehäuse einen Wasserablauf. Der Wasserablauf ist zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht derart angeordnet, dass flüssige Medien abfließen und die Schallwellen weitergeleitet werden. Der Wasserablauf ist insbesondere zum Ableiten von Fahrtwasser vorteilhaft.

Besonders bevorzugt sind die Akustiksensoren in das Gehäuse integriert. Damit lässt sich ein Bestandsfahrzeug mit einer akustischen Sensoranordnung nachrüsten, um Geräusche im Verkehr detektieren zu können, wobei durch das Gehäuse die akustische Sensoranordnung vor externen Störeinflüssen geschützt ist.

Vorzugsweise umfasst das Gehäuse im Wesentlichen die Form einer Finne und ist an einer Position einer Dachantenne des Fahrzeuges anschließbar.

Finne bezeichnet ursprünglich die Rückenflosse von Haien und Walen. Eine Finne hat eine äußerst charakteristische dreieckige Form. Ein Gehäuse mit der Form einer Finne weist einen relativ geringen Luftwiderstand auf.

Anschließbar bedeutet mechanisch und elektrisch anschließbar. Die Dachantenne umfasst Anschlussmöglichkeiten/Anschlussaufnahmen an ein Bordnetz des Fahrzeuges. Diese für die Dachantenne bereits vorhandenen Anschlussmöglichkeiten werden für das Gehäuse verwendet. Damit kann das Gehäuse besonders einfach als Retrofitlösung an ein Fahrzeug angeschlossen werden.

Im Dachbereich des Fahrzeuges herrscht eine relativ gute Rundumsicht-Detektion von akustischen Signalen. Durch die relativ hohe Anordnung des Gehäuses auf dem Dach des Fahrzeuges wird eine große Reichweite einfach erreicht. Durch den Anschluss an vorhandene Anschlussmöglichkeiten der Dachantenne kann das Gehäuse einfach in das Design des Fahrzeuges eingefügt werden.

Die Erfindung wird beispielhaft in den folgenden Figuren erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Gehäuses,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gehäuses,

Fig. 3 eine dreidimensionale Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Gehäuses,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines Hornteils,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 6 Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von Zwischenprodukten der jeweiligen Verfahrensschritte des in Fig. 5 gezeigten Verfahrens und

Fig. 7 Draufsichten auf Ausführungsbeispiele von Zwischenprodukten der jeweiligen Verfahrensschritte des in Fig. 5 gezeigten Verfahrens.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsähnliche Bezugsteile. In den jeweiligen Figuren sind die jeweils relevanten Bezugsteile angegeben.

Fig.1 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen, endmontierten Gehäuses 30. Das Gehäuse 30 ist auf einem Fahrzeugdach 22 eines Fahrzeuges 20 angeordnet. Dies ist auch in Fig. 3 gezeigt. Das Gehäuse 30 umfasst einen Gehäuseboden 33 und einen Gehäusedeckel 35. Ferner umfasst das Gehäuse 30 einen inneren Gehäuseträger 34. Das Gehäuse 30 ist insbesondere um eine Buchse 8 für eine Dachantenne 7 herum konzentrisch angeordnet. Die Dachantenne 7 umfasst in der Schnittdarstellung der Fig. 1 die Form von zwei aneinander gesetzten, längsgestreckten Finnen 6. Die Buchse 8 umfasst ein Gewinde. In das Gewinde wird die Dachantenne 7 hineingedreht. Das Gehäuse 30 als fertiges Bauteil kann als Retrofitlösung ebenfalls in das Gewinde der Buchse 8 hineingedreht werden. Die Buchse 8 ist eine Anschlussaufnahme für das Gehäuse 30. Mittels dieser Anschlussaufnahme wird das Gehäuse 30 mit einem Bordnetz des Fahrzeuges 20 verbunden. Das Fahrzeug 30 ist ein Personenkraftwagen.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Eingangsbereiche 11 mit Wasserabläufen 17 des Gehäuses 30. Das Gehäuse 30 umfasst die Form eines Achtecks. Das Gehäuse 30 umfasst vier Schallkanäle 10. Die Schallkanäle 10 weisen zu jeweils gegenüberliegenden Kanten des Achtecks und sind relativ zu einer in Nordsüd-Richtung angeordneten Fahrzeuglängsachse in den Himmelsrichtungen Südwest, Südost, Nordost und Nordwest orientiert.

Die Schallkanäle 10 umfassen jeweils einen Eingangsbereich 11. Der Eingangsbereich 11 läuft von einer Außenseite des Gehäuses 30 auf die Buchse 8 zu. Vor dem Eingangsbereich 11 ist eine dritte Schicht 15 angeordnet. Die dritte Schicht 15 ist eine offenporige Blende mit 30 PPI. Die dritte Schicht 15 ist eine Barriere für Strahlwasser und verhindert, dass Fremdkörper, zum Beispiel Insekten, in den Schallkanal 10 eindringen. An einem der dritten Schicht 15 gegenüberliegendem Ende des Eingangsbereichs 11 weist der Eingangsbereich 11 eine Schräge 16 auf. Durch die Schräge 16 werden Schallwellen 2, die die dritte Schicht 15 passiert haben, in dem Eingangsbereich 11 zu einer ersten Schicht 13 gelenkt.

Die erste Schicht 13 ist zwischen dem Eingangsbereich 11 und einem Leitungsbereich 12 angeordnet. Die erste Schicht 13 ist ein Polyurethan-Filterschaum. Die erste Schicht 13 ist eine Barriere für Wind- sowie weitere Störgeräusche und Strahlwasser, welches mit hohem Druck in den Schallkanal 10 eingebracht wird.

Der Leitungsbereich 12 umfasst einen Wasserablauf 17. Der Wasserablauf 17 ist in dem Leitungsbereich 12 derart mechanisch angeordnet, dass flüssige Medien in dem Leitungsbereich 12 über den Eingangsbereich 11 aus dem Gehäuse 30 abfließen und die Schallwellen 2 weitergeleitet werden. Die Form des Leitungsbereiches 12 ist durch den inneren Gehäuseträger 34 vorgegeben. Der innere Gehäuseträger 34 umfasst schräge Flächen und/oder vorstehende Kanten, um die Schallwellen 2, die die erste Schicht 13 passiert haben, von der Buchse 8 weg in Richtung Außenseite des Gehäuses 30 zu lenken. Vor Erreichen der Außenseite der Außenseite des Gehäuses 30 werden die Schallwellen 2 aufgrund der inneren Form des Gehäuses 30 wieder auf die Buchse 8 hin geleitet. Dieses Hin-und Herleiten der Schallwellen 2 führt dazu, dass die Schallwellen 2 durch Reflexionen optimal zu einem Akustiksensor 1 , 3, 4, 5 geleitet werden.

An einem Ende eines jeden Leitungsbereiches 12 ist eine zweite Schicht 14 angeordnet. Die zweite Schicht 14 ist eine Membran aus Polytetrafluorethylen. Die zweite Schicht 14 ist eine Barriere für Wasser und andere Fremdkörper. Die Schallwellen 2 werden von der zweiten Schicht 14 übertragen.

An dem Leitungsbereich 12 gegenüberliegendem Ende der zweiten Schicht 14 ist jeweils ein Schallwandler 1a, 3a, 4a, 5a der Akustiksensoren 1 , 3, 4, 5 angeordnet. Die Schallwandler 1a, 3a, 4a, 5a sind Schwingungsaufnehmer. Die Akustiksensoren 1 , 3, 4, 5 sind mit einer Leiterplatte 31 mechanisch und/oder elektrisch verbunden. Die Leiterplatte 31 ist über Anschlussverbindungen 9 mit dem Bordnetz des Fahrzeuges 20 verbunden.

Wenigstens einer der Schallkanäle 10 weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Form eines Hornteils 10b. Fig. 4 zeigt das Hornteil 10b. Das Hornteil umfasst eine Eingangsfläche 10c, durch die Schallwellen 2 eindringen. Ferner umfasst das Hornteil 10b eine der Eingangsfläche gegenüberliegende Ausgangsfläche 10d. Zwischen Eingangsfläche 10c und Ausgangsfläche 10d verjüngt sich das Hornteil 10b. An der Ausgangsfläche 10d sind vorzugsweise die Schallwandler 1a, 3a, 4a, 5a der Akustiksensoren 1 , 3, 4, 5 angeordnet. Die Funktionen von Eingangsfläche 10c und Ausgangsfläche 10d können untereinander vertauscht sein. Um Baulänge zu sparen, ist in einer weiteren Ausführungsform das Hornteil 10b in sich zurückkehrend geknickt ausgeführt. Das heißt, dass das Hornteil 10b aus einem von der Eingangsfläche 10c ausgehendem äußeren Hornteil, das mit einer Reflexionsfläche abgeschlossen ist, und einem sich in Richtung auf die Eingangsfläche 10c verjüngendem inneren Hornteil mit der Ausgangsfläche 10d zusammengesetzt ist. Durch die Form des Hornteils 10b werden akustische Signale auf die Akustiksensoren 1 , 3, 4, 5 konzentriert.

Fig. 3 zeigt auch eine Auswerteeinrichtung 18.

Die Auswerteeinrichtung 18 ist eine Vorrichtung, die eingehende Informationen verarbeitet und ein aus dieser Verarbeitung resultierendes Ergebnis ausgibt. Insbesondere ist eine elektronische Schaltung, wie zum Beispiel eine zentrale Prozessoreinheit oder ein Grafikprozessor, eine Auswerteinrichtung 18.

Die Auswerteeinrichtung 18 ist zum Beispiel in ein Steuergerät für eine Fahrzeugsteuerung, vorzugsweise eine automatisierte Fahrzeugsteuerung, die einen automatisierten Betrieb des Fahrzeuges 20 ohne menschliche Fahrereingriffe ermöglicht, integriert.

Die Auswerteeinrichtung 18 verarbeitet das mittels der Schallkanäle 10 des Gehäuses 30 detektierte akustische Signal. Am Ende der Verarbeitung gibt die Auswerteeinrichtung 18 eine Klassifizierung der Schallquelle an, von der das akustische Signal empfangen wird. Ferner gibt die Auswerteeinrichtung 18 eine Richtung aus, aus der das akustische Signal empfangen wird. Zum Beispiel klassifiziert die Auswerteeinrichtung 18 in Abhängigkeit von Schalldrücken und Frequenzgängen, ob es sich bei der Schallquelle um Sondersignale, wie zum Beispiel Signaltöne eines Folgetonhorns, oder um Geräusche von nicht automobilen Verkehrsteilnehmern, zum Beispiel Fahrradfahrer oder spielende Kinder, handelt. Hierzu ist die Auswerteeinrichtung 18 ausgeführt, ein künstliches neuronales Netzwerk, vorzugsweise ein konvolutionales künstliches neuronales Netzwerk, auszuführen. Das künstliche neuronale Netzwerk wurde trainiert, Schallquellen in Abhängigkeit von in Abhängigkeit von Schalldrücken und Frequenzgängen zu klassifizieren.

Die Schritte des Verfahrens zum Montieren des Gehäuses 30 sind in Fig. 5 gezeigt. Mit dem Verfahren wird das Gehäuse 30 auf dem Fahrzeugdach 22 an einer Position einer Dachantenne 7 angeordnet. Fig.6 zeigt Schnittdarstellungen der Zwischenpro- dukte der jeweiligen Verfahrensschritte. Fig. 7 zeigt die jeweiligen Zwischenprodukte der Fig. 6 in Draufsicht.

In einem ersten Verfahrensschritt V1 wird ein Dichtungsband 32 auf dem Fahrzeugdach 22 um die Buchse 8 der Dachantenne 7 herum angeordnet. Das Dichtungsband 32 dichtet den Gehäuseboden 33 gegen das Fahrzeugdach 22 ab.

In einem zweiten Verfahrensschritt V2 wird der Gehäusebodens 33 auf das Dichtungsband 32 angeordnet. Der Gehäuseboden 33 umfasst oder bildet die Eingangsbereiche 1 1 der Schallkanäle 10. Ferner umfasst der Gehäuseboden 33 die Wasserabläufe 17.

In einem dritten Verfahrensschritt V3 wird die erste Schicht 13 an Abschlussbereiche der Eingangsbereiche 1 1 angeordnet.

In einem vierten Verfahrensschritt V4 wird der innere Gehäuseträger 34 angeordnet, der nach Anordnung die Leitungsbereiche 12 der Schallkanäle 10 darstellt.

In einem fünften Verfahrensschritt V5 werden die Akustiksensoren 1 , 3, 4, 5 in den Schallkanälen 10 angeordnet. Die zweite Schicht 14, die Wasser und/oder Wind dicht ist, wird zwischen den Leitungsbereichen 12 und den Schallwandlern 1 a, 3a, 4a, 5a der Akustiksensoren 1 , 3, 4, 5 angeordnet.

In einem sechsten Verfahrensschritt V6 werden die Akustiksensoren 1 , 3, 4, 5 an das Bordnetz des Fahrzeuges 20 über die Anschlussverbindungen 9 angeschlossen.

In einem sechsten Verfahrensschritt V7 wird der Gehäusedeckel 35 zum Schließen des Gehäuses 30 angeordnet. In den Figuren 6 und 7 ist das Produkt gezeigt, das aus dem sechsten und siebten Verfahrensschritt hervorgeht. Bezuaszeichen

1 Akustiksensor

2 Schallwellen

3 Akustiksensor

4 Akustiksensor

5 Akustiksensor

1a Schallwandler

3a Schallwandler

4a Schallwandler

5a Schallwandler

6 Finne

7 Dachantenne

8 Buchse

9 Anschlussverbindungen

10 Schallkanal

10b Hornteil

10c Eingangsfläche

10d Ausgangsfläche

11 Eingangsbereich

12 Leitungsbereich

13 erste Schicht

14 zweite Schicht

15 dritte Schicht

16 Schräge

17 Wasserablauf

18 Auswerteeinrichtung

20 Fahrzeug

22 Fahrzeugdach

30 Gehäuse

31 Leiterplatte

32 Dichtungsband

33 Gehäuseboden

34 innerer Gehäuseträger

35 Gehäusedeckel

V1-V7 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche

1. Schallkanal (10) für einen Akustiksensor (1 ) für ein Fahrzeug (20) zum Detektieren von Schallwellen (2) eines akustischen Signals außerhalb des Fahrzeuges (20), umfassend

• einen Eingangsbereich (1 1 ), um die Schallwellen (2) in den Schallkanal (10) eindringen zu lassen,

und

• einen Leitungsbereich (12), um die Schallwellen (2) zu einem Schallwandler (1a) des Akustiksensors (1 ) zu leiten,

wobei

• zwischen dem Eingangsbereich (1 1 ) und dem Leitungsbereich (12) eine erste Schicht (13) angeordnet ist, die ausgelegt ist, die Schallwellen (2) aus dem Eingangsbereich (11 ) in den Leitungsbereich (12) weiterzuleiten und Störeinflüsse, die eine Detektion des akustischen Signals verschlechtern, wenigstens zu dämpfen,

und

• der Leitungsbereich (12) eine zweite Schicht (14) umfasst, die Wasser

und/oder Wind dicht ist und ausgelegt ist, die Schallwellen (2) zu dem

Schallwandler (1 a) zu leiten,

um die Schallwellen (2) im Wesentlichen frei von Störeinflüssen mit geringer Dämpfung der Schallwellen (2) zu detektieren.

2. Schallkanal (10) nach Anspruch 1 , wobei die erste Schicht (13) ausgelegt ist, Windgeräusche und/oder Strahlwasser, vorzugsweise mit hohem Druck in den Schallkanal (10) eingebrachtes Strahlwasser, zu dämpfen.

3. Schallkanal (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Schicht (13) ein offenporiges Material, vorzugsweise ein Schaummaterial, ganz besonders ein offenporiges Polyurethanschaummaterial, umfasst.

4. Schallkanal (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Schicht (14) eine Membran, vorzugsweise eine Membran auf Polytetrafluorethylen- Basis, umfasst.

5. Schallkanal (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an dem Eingang (11a) des Eingangsbereichs (11 ) eine dritte Schicht (15) angeordnet ist zum Schutz vor Eindringen von Strahlwasser und Fremdkörpern in den Schallkanal (10), wobei vorzugsweise die dritte Schicht (15) ein offenporiges Material umfasst.

6. Schallkanal (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Eingangsbereich (11 ) und/oder der Leitungsbereich (12) verschachtelt sind, um die Schallwellen (2) beim Eindringen in den Schallkanal (10) zu dem Schallwandler (1a) hin zu leiten und/oder zu reflektieren, wobei vorzugsweise der Schallkanal (10) glatte Innenoberflächen (10a) für eine Schallstreuung umfasst.

7. Schallkanal (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schallkanal (10) im Wesentlichen die Form eines Hornteils (10b) umfasst.

8. Gehäuse (30) für eine Anordnung von wenigstens einem ersten und einem zweiten Akustiksensor (3, 4) für ein Fahrzeug (20) zum Detektieren von Schallwellen (2) eines akustischen Signals außerhalb des Fahrzeuges (20), wobei das Gehäuse (30) in Gebrauch den ersten und den zweiten Akustiksensor (3, 4) umschließt, umfassend

• wenigstens einen ersten und einen zweiten Schallkanal (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Schallkanal (10) eindringende Schallwellen (2) zu einem Schallwandler (3a) des ersten Akustiksensors (3) und der zweite Schallkanal (10) eindringende Schallwellen (2) zu einem Schallwandler (4a) des zweiten Akustiksensors (4) leitet,

wobei der erste und der zweite Schallkanal (10) durch den Aufbau des Gehäuses (30) festgelegt sind.

9. Gehäuse (30) nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse (30) vier Schallkanäle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst und in Gebrauch vier Akustiksensoren (1 , 3, 4, 5) umschließt.

10. Gehäuse (30) nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Gehäuse (30) eine im Wesentlichen halbkugelförmige Form umfasst und mehrere, in verschiedene Richtungen weisende Schallkanäle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst und in Gebrauch Akustiksensoren (1 , 3, 4, 5) umschließt, deren Anzahl gleich der Anzahl der Schallkanäle (10) ist.

1 1. Gehäuse (30) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Gehäuse (30) einen Wasserablauf (17) umfasst, der zwischen der ersten Schicht (13) und der zweiten Schicht (14) derart angeordnet ist, dass flüssige Medien abfließen und die

Schallwellen (10) weitergeleitet werden.

12. Gehäuse (30) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , wobei die Akustiksensoren (1 , 3, 4, 5) in das Gehäuse (30) integriert sind.

13. Gehäuse (30) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Gehäuse (30) im Wesentlichen die Form einer Finne (6) umfasst und an einer Position einer Dachantenne (7) des Fahrzeuges (20) anschließbar ist.

14. Fahrzeug (20) mit Akustiksensoren (1 , 3, 4, 5) zum Detektieren von Schallwellen (10) eines akustischen Signals außerhalb des Fahrzeuges (20) umfassend ein Gehäuse (30) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei das Fahrzeug (20) vorzugsweise eine Auswerteeinrichtung (21 ) umfasst, die ausgeführt ist, mittels künstlicher Intelligenz Quellen der detektierten Schallwellen (10) zu klassifizieren.

15. Verfahren zum Montieren eines Gehäuses (30), vorzugsweise eines Gehäuses (30) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, für Akustiksensoren (1 , 3, 4, 5) eines Fahrzeuges (20) zum Detektieren von Schallwellen (10) eines akustischen Signals außerhalb des Fahrzeuges (20) auf einem Fahrzeugdach (22) an einer Position einer Dachantenne (7), umfassen die Verfahrensschritte

• Anordnen eines Dichtungsbandes (32) auf dem Fahrzeugdach (22) um eine Buchse (8) der Dachantenne (7) herum (V1 ), • Anordnen eines Gehäusebodens (33) auf das Dichtungsband (32), wobei der Gehäuseboden (33) Eingangsbereiche (11 ) von Schallkanälen (10) umfasst (V2),

• Anordnen einer ersten Schicht (13) an Abschlussbereiche der Eingangsbereiche (11 ), wobei die erste Schicht (13) ausgelegt ist, die Schallwellen (10) aus den Eingangsbereichen (11 ) weiterzuleiten und Störeinflüsse, die eine Detektion des akustischen Signals verschlechtern, wenigstens zu dämpfen, wobei vorzugsweise die erste Schicht (13) ausgelegt ist, Windgeräusche und/oder Strahlwasser, vorzugsweise mit hohem Druck in die Schallkanäle (10) einge- brachtes Strahlwasser, zu dämpfen, wobei besonders vorzugsweise die erste Schicht (13) ein offenporiges Material, vorzugsweise ein Schaummaterial, ganz besonders ein offenporiges Polyurethanschaummaterial, umfasst (V3),

• Anordnen eines inneren Gehäuseträgers (34), der nach Anordnung Leitungsbereiche (12) der Schallkanäle (10) darstellt, wobei die erste Schicht (13) zwischen den Eingangsbereichen (11 ) und den Leitungsbereichen (12) angeordnet wird (V4),

• Anordnen von Akustiksensoren (1 , 3, 4, 5) in den Schallkanälen (10), wobei eine zweite Schicht (14), die Wasser und/oder Wind dicht ist, zwischen den Leitungsbereichen (12) und den Schallwandlern (1a, 3a, 4a, 5a) der Akustiksensoren (1 , 3, 4, 5) angeordnet wird, die Schallwellen (2) zu den Schallwandlern (1a, 3a, 4a, 5a) leitet, wobei vorzugsweise die zweite Schicht (14) eine Membran, vorzugsweise eine Membran auf Polytetrafluorethylen-Basis, umfasst (V5),

• Anschließen der Akustiksensoren (1 , 3, 4, 5) an das Bordnetz des Fahrzeuges (20) über Anschlussverbindungen (9) der Dachantenne (7) (V6), und

• Anordnen eines Gehäusedeckels (35) zum Schließen des Gehäuses (30) (V7).