WO2024061806A1 - Acoustic sensor housing for mounting on a vehicle and vehicle comprising one or more acoustic sensor housings - Google Patents

Acoustic sensor housing for mounting on a vehicle and vehicle comprising one or more acoustic sensor housings Download PDF

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WO2024061806A1
WO2024061806A1 PCT/EP2023/075601 EP2023075601W WO2024061806A1 WO 2024061806 A1 WO2024061806 A1 WO 2024061806A1 EP 2023075601 W EP2023075601 W EP 2023075601W WO 2024061806 A1 WO2024061806 A1 WO 2024061806A1
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acoustic sensor
sensor housing
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acoustic
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PCT/EP2023/075601
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Inventor
Michael Hertkorn
Jens Giesler
Christian Carl
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H3/00—Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
    • G01H3/04—Frequency
    • G01H3/08—Analysing frequencies present in complex vibrations, e.g. comparing harmonics present
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/004—Mounting transducers, e.g. provided with mechanical moving or orienting device

Abstract

The invention relates to an acoustic sensor housing (10) for arranging on a vehicle (20), wherein one edge of the acoustic sensor housing (10) has the shape of a profile (11) and wherein one or more receiving devices (14) for one or more acoustic sensors (15) are arranged in an interior (12) of the acoustic sensor housing (10) in a region of a rear edge (13) of the profile.

Description

Akustiksensorqehäuse zur Anordnung an einem Fahrzeug und Fahrzeug aufweisend ein oder mehrere Akustiksensorgehäuse Acoustic sensor housing for arrangement on a vehicle and vehicle comprising one or more acoustic sensor housings
Die Erfindung betrifft ein Akustiksensorgehäuse zur Anordnung an einem Fahrzeug und ein Fahrzeug aufweisend ein oder mehrere Akustiksensorgehäuse. The invention relates to an acoustic sensor housing for arrangement on a vehicle and a vehicle having one or more acoustic sensor housings.
Folgende Definitionen gelten für den gesamten Offenbarungsgehalt. The following definitions apply to the entire disclosure content.
Aus dem Stand der Technik sind Akustiksensoren zur Detektion von externen Geräuschen 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. Acoustic sensors for detecting external noises outside of vehicles are known from the prior art. For example, DE 10 2016 006 802 A1 discloses a method and a device for detecting at least one special signal emanating from an emergency vehicle.
Aus aeroakustischen Grundlagenuntersuchungen ist bekannt, dass die bei der Umströmung von Körpern entstehenden Turbulenzen und deren Schwankungen Strömungsgeräusche generieren. Diese Geräusche sind abhängig von der Zuströmgeschwindigkeit, dem Turbulenzgehalt der Strömung und der Geometrie des umströmten Körpers. Als Geometrieeigenschaften, die verhältnismäßig geringe Strömungsgeräusche generieren, sind eine scharf zulaufende Hinterkante und ein großer Vorderkantenradius bekannt. It is known from basic aeroacoustic research that the turbulences and fluctuations that occur when air flows around bodies generate flow noise. This noise depends on the inflow velocity, the turbulence content of the flow and the geometry of the body being flowed around. A sharply tapered trailing edge and a large leading edge radius are known to be geometric properties that generate relatively low flow noise.
Bei der Bewegung von Objekten in stehender Luft entsteht durch die Bewegung eine relative Strömungsgeschwindigkeit zwischen ruhendem Luftfluid und bewegtem Körper. An den Kanten und Konturen des Körpers interagiert die Strömung mit dem Körper selbst. Es kommt dort zu Umlenkungen und Abrissen der Strömung, die zu Geschwindigkeitsfelder und Turbulenzen (Wirbelbildung) führen. Diese dynamischen Geschwindigkeitsänderungen und die Turbulenzbildung generieren wiederum aeroakustische Geräusche. Die Intensität der entstehenden aeroakustischen Geräusche steigt mit der relativen Strömungsgeschwindigkeit sowie der Stärke der Turbulenzen. When objects move in still air, the movement creates a relative flow velocity between the stationary air fluid and the moving body. At the edges and contours of the body, the flow interacts with the body itself. This causes deflections and separations of the flow, which lead to velocity fields and turbulence (vortex formation). These dynamic speed changes and the formation of turbulence in turn generate aeroacoustic noise. The intensity of the resulting aeroacoustic noise increases with the relative flow velocity and the strength of the turbulence.
Das aeroakustische Geräusch ist eine nicht gewollte Störgröße für außen am Fahrzeug, und damit der Luftum Strömung ausgesetzten, Akustiksensoren, da durch das Geräusch der Signalrauschabstand des Akustiksensors verringert wird. Bei der Installation von außen am Fahrzeug angebrachten Akustiksensoren wird deshalb darauf geachtet, Sensorpositionen zu wählen, an denen eine möglichst geringe relative Strömungsgeschwindigkeit bei Fahrzeugbewegung vorherrscht. The aeroacoustic noise is an unwanted disturbance for the outside of the vehicle and therefore for acoustic sensors exposed to the air flow, as the noise reduces the signal-to-noise ratio of the acoustic sensor. At the When installing acoustic sensors mounted on the outside of the vehicle, care is therefore taken to select sensor positions where the lowest possible relative flow speed prevails during vehicle movement.
Akustiksensoren im Automobilbereich im Außenbereich des Fahrzeugs werden in Fahrtrichtung vorne üblicherweise so installiert, dass sie direkt in Fahrtrichtung zeigen. Dadurch entsteht vor dem Sensor ein Staudruck, und nur eine geringe Strömungsgeschwindigkeit und damit eine geringe Strömungsgeräuschemission direkt am Akustiksensor. Der Akustiksensor wird damit durch Windgeräusche nur geringfügig beeinflusst. Acoustic sensors in the automotive sector on the outside of the vehicle are usually installed at the front in the direction of travel so that they point directly in the direction of travel. This creates a dynamic pressure in front of the sensor and only a low flow velocity and thus a low flow noise emission directly at the acoustic sensor. The acoustic sensor is therefore only slightly influenced by wind noise.
Hinter dem Fahrzeug wird üblicherweise ein anderer Effekt ausgenutzt, um Audioaufnahmen mit wenig Windgeräuschen zu erhalten. Hier setzt man darauf, dass hinter dem Fahrzeug im „Windschatten“ ein Bereich mit geringer Luftgeschwindigkeit entsteht: Die Abrisskanten befinden sich dann weiter oben am Fahrzeug. Wenn man die Akustiksensoren beispielsweise unten in der Stoßstange platziert, sind diese weit entfernt von der Abrisskante und werden somit nur geringfügig von Windgeräuschen beeinflusst. Another effect is usually used behind the vehicle to obtain audio recordings with little wind noise. The aim here is to create an area with low air speed behind the vehicle in the “slipstream”: the spoiler edges are then located higher up on the vehicle. For example, if you place the acoustic sensors at the bottom of the bumper, they are far away from the spoiler lip and are therefore only slightly influenced by wind noise.
Bei einem LKW mit Anhänger gibt es das Problem für Mikrofone, die nach hinten hören sollen, dass der „Windschatten“ erst ganz hinten am Anhänger entsteht. Eine Anbringung von Akustiksensoren am Anhänger ist nicht wünschenswert, da dann eine Verkabelung zwischen Anhänger und Zugmaschine benötigt wird. Eine Anbringung hinter der Zugmaschine, also zwischen Zugmaschine und Anhänger, ist nicht wünschenswert, da in diesem Raum hohe Antriebsgeräusche hörbar sind. Mikrofone nach vorne können wie im PKW platziert werden. An der Seite des Fahrzeugs und auf dem Dach sind die Windgeräusche maximal, dort ist die Anbringung eines Sensors, welcher zur Seite oder in den Himmel zeigt, daher nicht zielführend. In a truck with a trailer, the problem for microphones that are supposed to listen to the rear is that the “slipstream” only occurs at the very back of the trailer. Attaching acoustic sensors to the trailer is not desirable as cabling is then required between the trailer and the tractor. It is not desirable to install it behind the tractor, i.e. between the tractor and the trailer, as high drive noise can be heard in this space. Microphones facing the front can be placed like in a car. The wind noise is maximum on the side of the vehicle and on the roof, so installing a sensor there that points to the side or into the sky is not helpful.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein strömungsgeräuschemissionsreduziertes Akustiksensorgehäuse für entgegen der Fahrtrichtung gerichtete Akustiksensoren für den Außenbereich eines Fahrzeugs für Fahrzeuge bereitzustellen, die aufgrund ihrer Bauform oder Verwendungsweise eine Anbringung der Akustiksensoren im strömungsabgeschirmten Bereich nicht zulassen. An object of the present invention was to provide an acoustic sensor housing with reduced flow noise emissions for acoustic sensors directed against the direction of travel for the exterior of a vehicle for vehicles that Due to their design or method of use, the acoustic sensors do not allow installation in the flow-shielded area.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der nebengeordneten Ansprüche. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. The task is solved by the subjects of the subordinate claims. Further developments and advantageous refinements result from the subclaims, the drawings and the description of preferred exemplary embodiments.
Nach einem Aspekt stellt die Erfindung ein Akustiksensorgehäuse zur Anordnung an einem Fahrzeug bereit. Eine Berandung des Akustiksensorgehäuses weist die Form eines Profils auf. In einem Innenraum des Akustiksensorgehäuses in einem Bereich einer Profilhinterkante sind eine oder mehrere Aufnahmevorrichtungen für einen oder mehrere Akustiksensoren angeordnet. According to one aspect, the invention provides an acoustic sensor housing for arrangement on a vehicle. An edge of the acoustic sensor housing has the shape of a profile. One or more receiving devices for one or more acoustic sensors are arranged in an interior of the acoustic sensor housing in a region of a profile trailing edge.
Nach einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Fahrzeug bereit, das ein oder mehrere erfindungsgemäße Akustiksensorgehäuse aufweist. Die Akustiksensorgehäuse sind derart an dem Fahrzeug angeordnet, dass eine Profi Ivorderkante des Akustiksensorgehäuses in Fahrtrichtung nach vorne angeordnet ist. According to a further aspect, the invention provides a vehicle that has one or more acoustic sensor housings according to the invention. The acoustic sensor housings are arranged on the vehicle in such a way that a professional front edge of the acoustic sensor housing is arranged forward in the direction of travel.
Das Akustiksensorgehäuse ist am Design eines Tragflügels konstruiert. Bei einer derartigen Geometrie und/oder Formgebung des Akustiksensorgehäuses entstehen bei einer Bewegung des Fahrzeuges durch das Luftfluid laminare Strömungen um das Akustiksensorgehäuse und turbulente Strömungen werden minimiert. Durch diese Minimierung von turbulenten Strömungen wird eine aeroakustischer Schallentstehung im Wesentlichen vermieden. Die Luftströmung wird durch die Berandung des Akustiksensorgehäuses, insbesondere die Umrisse des Profils, derart geführt, dass Strömungsabrisse vermieden oder zumindest stark minimiert werden. Durch diese strömungsgeräuschemissionsreduzierte Konstruktion können die Akustiksensoren die Umgebung besser wahrnehmen. Die Flächengrößen in Form der An- ström- und Abströmsquerschnitte des Profils sind nach einem Aspekt so gestaltet, dass keine Beschleunigung der Strömungsgeschwindigkeit, sondern vielmehr eine Reduzierung dieser erfolgt. Strömungsum- und ablenkungen und damit Strömungswiderstände werden möglichst gering gehalten. Das erfindungsgemäße strömungsgeräuschemissionsreduzierte Akustiksensorgehäuse 10 ermöglicht eine vorteilhafte Installation von Außenmikrofonen im Umfeld von Fahrzeugen, insbesondere Zugmaschinen, beispielsweise LKWs. The acoustic sensor housing is based on the design of an airfoil. With such a geometry and/or shape of the acoustic sensor housing, when the vehicle moves through the air fluid, laminar flows arise around the acoustic sensor housing and turbulent flows are minimized. This minimization of turbulent flows essentially avoids the generation of aeroacoustic noise. The air flow is guided by the edge of the acoustic sensor housing, in particular the outline of the profile, in such a way that flow stalls are avoided or at least greatly minimized. This construction with reduced flow noise emissions allows the acoustic sensors to better perceive the surroundings. According to one aspect, the surface sizes in the form of the inflow and outflow cross sections of the profile are designed in such a way that there is no acceleration of the flow velocity, but rather a reduction of it. Flow deflections and deflections and thus flow resistance are kept as low as possible. The invention Flow noise emission-reduced acoustic sensor housing 10 enables an advantageous installation of external microphones in the vicinity of vehicles, in particular tractors, for example trucks.
Ein Akustiksensor ist ein Sensor, der mechanische Schwingungen, beispielsweise verursacht durch Luftschallwellen, erfasst und in ein prozessierbares Signal, beispielsweise 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 Umformungsstufe wird der Luftschall nach einem bestimmten Empfangsprinzip in die Bewegung eines Objektes umgeformt. In der zweiten mechanisch-elektrischen Umformungsstufe wird die Bewegung des Objektes nach einem bestimmten Wandlerprinzip in das elektrische Signal umgeformt. Beispiele für Akustiksensoren sind eine Anordnung eines Magneten und einer elektrischen Spule, Mikrofone, Beschleunigungsaufnehmer, Piezogeber oder Dehnungsmessstreifen. Ein mikro-elektro-mechani- sches System, abgekürzt MEMS, umfassend eine Anordnung von Halbleiterelementen, die Schwingungen aufnehmen, ist auch als Akustiksensor einsetzbar. 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 transformation stage, the airborne sound is transformed into the movement of an object according to a specific 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. A micro-electro-mechanical system, abbreviated MEMS, comprising an arrangement of semiconductor elements that absorb vibrations, can also be used as an acoustic sensor.
Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst der Akustiksensor ein Mikrofon. Das Mikrofon 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. According to one aspect of the invention, the acoustic sensor comprises a microphone. The microphone includes a microphone capsule and a transducer. The acoustic-mechanical shaping 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 a moving coil microphone, or an electrostatic transducer, such as a condenser microphone.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Akustiksensor als ein MEMS-Mik- rofon realisiert. MEMS-Mikrofone sind miniaturisierte Mikrofone, die beispielsweise 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 werden. Im Vergleich zu anderen Mikrofonen sind MEMS-Mikrofone unempfindlicher gegenüber hohen Temperaturen und damit für automobile Anwendungen besonders gut geeignet. Alternativ ist der Akustiksensor ein Elektret-Kondensatormikrofon. According to a further aspect of the invention, the acoustic sensor is implemented as a MEMS microphone. MEMS microphones are miniaturized microphones that are designed, for example, using 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 resistant to high temperatures and therefore particularly suitable for automotive applications. Alternatively, the acoustic sensor is an electret condenser microphone.
Nach einem weiteren Aspekt weist das Akustiksensorgehäuse poröse Materialien auf, beispielsweise Kunststoff- oder Metallschäume, Gummigranulate oder Blähglasgranulate. Die Porengröße bestimmt den längenbezogenen Strömungswiderstand und die Rauigkeit der Oberfläche. Die porösen Materialien reduzieren die Hinterkantenschallabstrahlung und verbessern damit die strömungsgeräuschemissionsreduzierte Wirkung. According to a further aspect, the acoustic sensor housing has porous materials, for example plastic or metal foams, rubber granules or expanded glass granules. The pore size determines the length-related flow resistance and the roughness of the surface. The porous materials reduce the trailing edge sound radiation and thus improve the flow noise emission reduction effect.
Der Akustiksensor oder das Akustiksensorgehäuse können ein Schutzgitter zum Absichern gegen Eindringen von gröberen Fremdkörpern aufweisen. Ferner können der Akustiksensor oder das Akustiksensorgehäuse eine akustisch permeable, hydrophobe und/oder lipophobe erste Membran aufweise, die in Luftströmungsrichtung hinter dem Schutzgitter angeordnet ist. Nach einem Aspekt ist die akustisch permeable, hydrophobe und/oder lipophobe erste Membran in Luftströmungsrichtung hinter dem Schutzgitter derart angeordnet ist, dass bei Einwirkung von Strahlwasser das Strahlwasser an der ersten Membran vorbei zurückströmt. Des Weiteren können der Akustiksensor oder das Akustiksensorgehäuse einen zwischen dem Schutzgitter und der ersten Membran verlaufenden Strömungsbypass aufweisen, um durch die Luftströmung eingetretene Fluide und/oder Fremdkörper von der ersten Membran weg zu leiten. The acoustic sensor or the acoustic sensor housing can have a protective grille to protect against the ingress of larger foreign bodies. Furthermore, the acoustic sensor or the acoustic sensor housing can have an acoustically permeable, hydrophobic and/or lipophobic first membrane, which is arranged behind the protective grille in the air flow direction. According to one aspect, the acoustically permeable, hydrophobic and/or lipophobic first membrane is arranged behind the protective grille in the air flow direction in such a way that when exposed to jet water, the jet water flows back past the first membrane. Furthermore, the acoustic sensor or the acoustic sensor housing can have a flow bypass running between the protective grille and the first membrane in order to direct fluids and/or foreign bodies that have entered through the air flow away from the first membrane.
Profil bezeichnet die Form des Querschnitts eines Körpers in Strömungsrichtung. Bei dem sich durch das Luftfluid bewegendem Fahrzeug liegt eine Strömung des Luftfluids vor. Bei der Strömung über das Profil bildet sich eine Grenzschicht aus. Abhängig von Strömungsgeschwindigkeit, Anstellwinkel, Profilform, Profildimension und Rauigkeit der Oberfläche ist diese laminar oder turbulent. An der Profilhinterkante kommt es dann zu einer Wechselwirkung dieser profileigenen Grenzschicht mit der Kante, was zu einer Hinterkantenschallabstrahlung führt. Nach einem Aspket sind die Profilhinterkanten gezahnt, gezackt oder wellenförmig. Derartige Formen reduzieren die Hinterkantenschallabstrahlung. Die Aufnahmevorrichtungen für die Akustiksensoren weisen nach einem Aspekt Leiterplatten auf. Die Leiterplatten können weitere Bauteile, beispielsweise Logikbausteine wie etwa ASICS oder FPGAs, aufweisen, um beispielsweise Hochpassfilter- und/oder zur Einschränkung des Dynamikumfangs des Signals erforderliche Kompressorfunktionen zu realisieren. Die Bauteile und deren Verbindungen dienen der Vorverarbeitung von analogen oder digitalen Signalen des Akustiksensors, wobei die Bauelemente ausgeführt sind zur analogen oder digitalen Signalverarbeitung und/oder zur Realisierung von Filterfunktionen, Funktionen zur Phasenumkehr, Kompressorfunktionen und/oder Verstärkerfunktionen. Ferner kann die Leiterplatte eine Steckeranbindung aufweisen zum Anschließen des Akustiksensors an ein elektronisches Steuergerät, wobei das Steuergerät ausgeführt ist, in Abhängigkeit der Signale des Akustiksensors Schallquellen zu lokalisieren und/oder zu klassifizieren. Die Bauteile und/oder die Akustiksensoren sind beispielsweise direkt auf der Oberfläche der Leiterplatte montiert, beispielsweise gelötet, und werden auch surface mounted devices, abgekürzt SMD, genannt. Profile refers to the shape of the cross section of a body in the direction of flow. There is a flow of air fluid in the vehicle moving through the air fluid. A boundary layer forms as the flow passes over the profile. Depending on the flow speed, angle of attack, profile shape, profile dimension and roughness of the surface, it is laminar or turbulent. At the rear edge of the profile, this boundary layer within the profile then interacts with the edge, which leads to rear edge sound radiation. According to an aspect, the profile rear edges are serrated, jagged or wavy. Such shapes reduce the trailing edge sound radiation. In one aspect, the receiving devices for the acoustic sensors have printed circuit boards. The printed circuit boards can have additional components, for example logic components such as ASICS or FPGAs, in order to implement, for example, high-pass filter and/or compressor functions required to limit the dynamic range of the signal. The components and their connections are used for the preprocessing of analog or digital signals from the acoustic sensor, with the components being designed for analog or digital signal processing and/or for implementing filter functions, phase reversal functions, compressor functions and/or amplifier functions. Furthermore, the circuit board can have a plug connection for connecting the acoustic sensor to an electronic control device, the control device being designed to localize and/or classify sound sources depending on the signals from the acoustic sensor. The components and/or the acoustic sensors are, for example, mounted directly on the surface of the circuit board, for example soldered, and are also called surface mounted devices, abbreviated as SMD.
Nach einem Aspekt sind die Aufnahmevorrichtungen als Aufnahmeclips für die Akustiksensoren ausgebildet. According to one aspect, the recording devices are designed as recording clips for the acoustic sensors.
Nach einem Aspekt ist das Profil um den Bereich der Profilhinterkante verkürzt. Die Aufnahmevorrichtungen sind an dem einer Profilvorderkante entgegengesetztem Ende des Akustiksensorgehäuses angeordnet. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist der direkte Kontakt der Aufnahmevorrichtungen oder der Akustiksensoren mit der Außenwelt. According to one aspect, the profile is shortened around the area of the profile trailing edge. The receiving devices are arranged at the end of the acoustic sensor housing opposite a profile front edge. An advantage of this embodiment is the direct contact of the recording devices or the acoustic sensors with the outside world.
Nach einem weiteren Aspekt weist das Akustiksensorgehäuse eine oder mehrere Öffnungen zum Leiten von Luftschall an die in die Aufnahmevorrichtungen aufnehmbaren Akustiksensoren auf. Die Öffnungen sind jeweils an einer Profiloberseite an einer Position angeordnet sind, die zu der Profilvorderkante einen größeren Abstand hat als eine Position der Aufnahmevorrichtungen. Das heißt, bei Anordnung des Akustiksensorgehäuses an dem sich durch das Luftfluid bewegendem Fahrzeug sind die Öffnungen in Fahrtrichtung hinter den Aufnahmevorrichtungen angeordnet und damit in einem möglichst laminaren Strömungsbereich. Damit wird die strömungsgeräuschemissionsreduzierte Wirkung weiter verbessert. Die Öffnungen können beispielsweise Bohrungslöcher sein. According to a further aspect, the acoustic sensor housing has one or more openings for conducting airborne sound to the acoustic sensors that can be accommodated in the receiving devices. The openings are each arranged on a profile top at a position that is at a greater distance from the profile front edge than a position of the receiving devices. This means that when the acoustic sensor housing is arranged on the vehicle moving through the air fluid, the openings are arranged behind the receiving devices in the direction of travel and thus in the flow area that is as laminar as possible. This will make it Flow noise emission reduction effect further improved. The openings can be drill holes, for example.
Nach einem weiteren Aspekt sind die Größen der Öffnungen derart dimensioniert, dass Wirbelablösefrequenzen größer oder gleich 10 kHz entstehen. Dies ist insbesondere für den Anwendungsfall einer Sirenenerkennung von Einsatzfahrzeugen vorteilhaft. Beispielsweise sind die Durchmesser von Bohrungslöchern entsprechend dimensioniert. Die Größen der Öffnungen können anhand der Strouhal-Zahl bestimmt f’L werden. Die Strouhal-Zahl Sr ist definiert als Sr = — mit Wirbelablösefrequenz f, Größe L des umströmten Hindernisses, beispielsweise Durchmesser Bohrungsloch, und Strömungsgeschwindigkeit v. Für die meisten praktischen Anwendungen gilt die Näherung Sr « 0,21. Damit kann die Wirbelablösefrequenz berechnet werden zu f =According to a further aspect, the sizes of the openings are dimensioned such that vortex shedding frequencies greater than or equal to 10 kHz arise. This is particularly advantageous for the application of siren detection in emergency vehicles. For example, the diameters of bore holes are dimensioned accordingly. The sizes of the openings can be determined using the Strouhal number f'L. The Strouhal number S r is defined as S r = — with vortex shedding frequency f, size L of the obstacle around which the flow occurs, for example diameter of the borehole, and flow velocity v. For most practical applications the approximation S r « 0.21 applies. This allows the vortex shedding frequency to be calculated as f =
Die Strömungsgeschwindigkeit v hängt unter anderem von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges ab. The flow velocity v depends, among other things, on the driving speed of the vehicle.
Statt einer Öffnung können auch mehrere Öffnungen, beispielsweise in Form eines Rasters aus Löchern, verwendet werden. Instead of one opening, several openings can also be used, for example in the form of a grid of holes.
Nach einem weiteren Aspekt weist das Akustiksensorgehäuse eine flache Profilunterseite auf. Ein derartiges Akustiksensorgehäuse kann vorteilhaft mechanisch konstruiert und einfach an einem Fahrzeug angeordnet werden, beispielsweise planar an einer Außenhaut des Fahrzeuges. According to a further aspect, the acoustic sensor housing has a flat profile underside. Such an acoustic sensor housing can advantageously be mechanically constructed and easily arranged on a vehicle, for example in a planar manner on an outer skin of the vehicle.
Nach einem weiteren Aspekt weist das Akustiksensorgehäuse einen oder mehrere Akustiksensoren, die in die Aufnahmevorrichtungen aufgenommen sind, auf. Durch das strömungsgeräuschemissionsreduziertes Akustiksensorgehäuse können damit die Akustiksensoren entgegen der Fahrtrichtung in umströmten Bereichen ausgerichtet werden, insbesondere bei Fahrzeugen, die aufgrund ihrer Bauform oder Verwendungsweise eine Anbringung der Akustiksensoren im strömungsabgeschirmten Bereich nicht zulassen. Nach einem weiteren Aspekt weist das Akustiksensorgehäuse ein oder mehrere Befestigungselemente zum Anordnen des Akustiksensorgehäuses an dem Fahrzeug auf. Das Befestigungselement ist beispielsweise eine Schraube. According to a further aspect, the acoustic sensor housing has one or more acoustic sensors that are accommodated in the recording devices. Thanks to the acoustic sensor housing with reduced flow noise emissions, the acoustic sensors can be aligned against the direction of travel in areas surrounded by flow, especially in vehicles that do not allow the acoustic sensors to be installed in the flow-shielded area due to their design or method of use. According to a further aspect, the acoustic sensor housing has one or more fasteners for arranging the acoustic sensor housing on the vehicle. The fastening element is, for example, a screw.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Fahrzeug eine Zugmaschine. Das Akustiksensorgehäuse ist an der Zugmaschine angeordnet. Die Zugmaschine ist beispielsweise ein Lastkraftwagen mit oder ohne Anhänger, eine Sattelzugmaschine mit oder ohne Auflieger, ein Personenkraftwagen mit oder ohne Wohnwagen, ein Traktor mit oder ohne Anhänger oder ein Fahrrad mit oder ohne Fahrradanhänger. In a further embodiment, the vehicle is a tractor. The acoustic sensor housing is arranged on the tractor. The tractor is, for example, a truck with or without a trailer, a tractor with or without a semi-trailer, a passenger car with or without a caravan, a tractor with or without a trailer or a bicycle with or without a bicycle trailer.
Nach einem weiteren Aspekt aufweist das Fahrzeug ein Fahrsystem für automatisierte Fahrfunktionen auf. Ein oder mehrere in dem Akustiksensorgehäuse aufgenommene Akustiksensoren nehmen eine Umgebung des Fahrzeuges wahr. Das Fahrsystem verarbeitet Signale der Akustiksensoren für eine Trajektorienplanung. Das Fahrsystem kann Umfelderfassungssensoren, neben den Akustiksensoren beispielsweise Kamera, Radar, Lidar, ein oder mehrere elektronische Steuergeräte und einen oder mehrere Aktuatoren für die Längs- und/oder Quersteuerung des Fahrzeuges umfassen. Das elektronische Steuergerät kann eine Hochleistungscomputerplattform zur Verarbeitung der Sensorsignale, Wahrnehmung der Umgebung und Ansteuerung der Aktuatoren aufweisen. Automatisierte Fahrfunktionen umfassen Fahrfunktionen für assistiertes Fahren und autonome Fahrfunktionen. According to a further aspect, the vehicle has a driving system for automated driving functions. One or more acoustic sensors accommodated in the acoustic sensor housing perceive the surroundings of the vehicle. The driving system processes signals from the acoustic sensors for trajectory planning. The driving system can include environment detection sensors, in addition to the acoustic sensors, for example cameras, radar, lidar, one or more electronic control devices and one or more actuators for the longitudinal and/or lateral control of the vehicle. The electronic control device can have a high-performance computer platform for processing the sensor signals, perceiving the environment and controlling the actuators. Automated driving functions include driving functions for assisted driving and autonomous driving functions.
Durch die strömungsgeräuschemissionsreduzierte Konstruktion können die Akustiksensoren die Umgebung besser wahrnehmen, und beispielsweise annähernde Sondereinsatzfahrzeuge mit aktivem Martinshorn früher erkennen und entsprechend reagieren, beispielsweise durch die Bildung einer Rettungsgasse, Reduktion der Fahrgeschwindigkeit, um ein gefahrloses Überholen des Einsatzfahrzeuges zu gewährleisten oder Wechsel der Fahrspur. Thanks to the design with reduced flow noise emissions, the acoustic sensors can better perceive the surroundings and, for example, detect approaching special emergency vehicles with an active siren earlier and react accordingly, for example by forming an emergency lane, reducing the driving speed to ensure that the emergency vehicle can be overtaken safely or changing lanes.
Die Erfindung wird beispielhaft in den folgenden Figuren erläutert. Es zeigen: The invention is explained by way of example in the following figures. Show it:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Akustiksensorgehäuses, Fig. 2 eine Draufsicht auf das Akustiksensorgehäuse aus Fig. 1 und 1 shows a sectional view of an exemplary embodiment of an acoustic sensor housing according to the invention, Fig. 2 is a top view of the acoustic sensor housing from Fig. 1 and
Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Akustiksensorgehäuses. Fig. 3 is a sectional view of a further exemplary embodiment of an acoustic sensor housing according to the invention.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche oder funktionsähnliche Teile. Übersichtshalber sind in den einzelnen Figuren lediglich die für das jeweilige Verständnis relevanten Bezugsteile gekennzeichnet. In the figures, the same reference numbers designate the same or functionally similar parts. For the sake of clarity, only the reference parts relevant to the respective understanding are marked in the individual figures.
Das in Fig.1 gezeigte Akustiksensorgehäuse 10 hat die Form eines Profils 11 mit flacher Profilunterseite 19 und konvex gewölbter Profiloberseite 18. Mit der flachen Profilunterseite 19 kann das Akustiksensorgehäuse 10 an einem Fahrzeug 20 angeordnet werden, beispielsweise mit einem Befestigungselement 11 1 , das beispielsweise als eine Schraubverbindung ausgebildet sein kann. Beispielsweise ist das Akustiksensorgehäuse 10 an einer Zugmaschine angeordnet. Im Bereich einer Profilhinterkante 13 weist das Akustiksensorgehäuse 10 eine Öffnung 17, beispielsweise eine Bohrung, auf, durch die Luftschall zu den Akustiksensoren 15 geleitet wird. The acoustic sensor housing 10 shown in Fig. 1 has the shape of a profile 11 with a flat profile bottom 19 and a convexly curved profile top 18. With the flat profile bottom 19, the acoustic sensor housing 10 can be arranged on a vehicle 20, for example with a fastening element 11 1, which can be used, for example a screw connection can be formed. For example, the acoustic sensor housing 10 is arranged on a tractor. In the area of a profile rear edge 13, the acoustic sensor housing 10 has an opening 17, for example a hole, through which airborne sound is conducted to the acoustic sensors 15.
In einem Innenraum 12 des Akustiksensorgehäuses 10 ist eine Aufnahmevorrichfung 14 für die Akustiksensoren 15 angeordnet. Die Aufnahmevorrichfung 14 ist in Fig.1 zwischen der Öffnung 17 und einer Profilvorderkante 16 angeordnet. Die Profilvorderkante, auch Profilnase genannt, ist die dem anströmenden Fluid zugewandte Kante eines Flügelprofils. Das Gegenteil davon ist die Profilhinterkante. Die Profilvorderkante 16 ist konvex gewölbt. Bei dieser Anordnung wird im Bereich der Profilhinterkante 13 zwischen der Aufnahmevorrichfung 14 und der Öffnung 17 eine Kammer 112, insbesondere eine Luftkammer, ausgebildet. A receiving device 14 for the acoustic sensors 15 is arranged in an interior 12 of the acoustic sensor housing 10. The receiving device 14 is arranged in FIG. 1 between the opening 17 and a profile front edge 16. The profile leading edge, also called the profile nose, is the edge of a wing profile that faces the inflowing fluid. The opposite of this is the trailing edge of the profile. The profile front edge 16 is convexly curved. In this arrangement, a chamber 112, in particular an air chamber, is formed in the area of the profile rear edge 13 between the receiving device 14 and the opening 17.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Akustiksensorgehäuse 10 der Fig. 1 . FIG. 2 shows a top view of the acoustic sensor housing 10 of FIG. 1.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Akustiksensorgehäuses 10. Die Kammer 112 ist komplett entfernt. Dadurch haben die Akustiksensoren 15 direkten Kontakt mit der Außenwelt. Bezugszeichen Fig. 3 shows a further embodiment of the acoustic sensor housing 10 according to the invention. The chamber 112 is completely removed. This means that the acoustic sensors 15 have direct contact with the outside world. Reference symbols
Akustiksensorgehäuse Profil Acoustic sensor housing profile
Innenraum inner space
Profilhinterkante Profile trailing edge
Aufnahmevorrichtung Recording device
Akustiksensor Acoustic sensor
Profilvorderkante Profile leading edge
Öffnung opening
Profiloberseite Profile top
Profilunterseite Profile bottom
Befestigungselement fastener
Kammer Chamber
Fahrzeug vehicle

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Akustiksensorgehäuse (10) zur Anordnung an einem Fahrzeug (20), wobei eine Berandung des Akustiksensorgehäuses (10) die Form eines Profils (11 ) aufweist und wobei in einem Innenraum (12) des Akustiksensorgehäuses (10) in einem Bereich einer Profilhinterkante (13) eine oder mehrere Aufnahmevorrichfungen (14) für einen oder mehrere Akustiksensoren (15) angeordnet sind. 1. Acoustic sensor housing (10) for arrangement on a vehicle (20), wherein an edge of the acoustic sensor housing (10) has the shape of a profile (11) and wherein in an interior (12) of the acoustic sensor housing (10) in an area of a profile rear edge ( 13) one or more receiving devices (14) are arranged for one or more acoustic sensors (15).
2. Akustiksensorgehäuse (10) nach Anspruch 1 , wobei das Profil (11) um den Bereich der Profilhinterkante (13) verkürzt ist und die Aufnahmevorrichtungen (14) an dem einer Profilvorderkante (16) entgegengesetztem Ende des Akustiksensorgehäuses (10) angeordnet sind. 2. Acoustic sensor housing (10) according to claim 1, wherein the profile (11) is shortened by the area of the profile rear edge (13) and the receiving devices (14) are arranged at the end of the acoustic sensor housing (10) opposite a profile front edge (16).
3. Akustiksensorgehäuse (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweisend eine oder mehrere Öffnungen (17) zum Leiten von Luftschall an die in die Aufnahmevorrichtungen (14) aufnehmbaren Akustiksensoren (15), wobei die Öffnungen (17) jeweils an einer Profiloberseite (18) an einer Position angeordnet sind, die zu der Profilvorderkante (16) einen größeren Abstand hat als eine Position der Aufnahmevorrichtungen (14). 3. Acoustic sensor housing (10) according to one of the preceding claims, having one or more openings (17) for conducting airborne sound to the acoustic sensors (15) which can be accommodated in the receiving devices (14), the openings (17) each being on a profile top (18). are arranged at a position which is at a greater distance from the profile front edge (16) than a position of the receiving devices (14).
4. Akustiksensorgehäuse (10) nach Anspruch 3, wobei die Größen der Öffnungen (17) derart dimensioniert sind, dass Wirbelablösefrequenzen größer oder gleich 10 kHz entstehen. 4. Acoustic sensor housing (10) according to claim 3, wherein the sizes of the openings (17) are dimensioned such that vortex shedding frequencies greater than or equal to 10 kHz arise.
5. Akustiksensorgehäuse (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweisend eine flache Profilunterseite (19). 5. Acoustic sensor housing (10) according to one of the preceding claims having a flat profile underside (19).
6. Akustiksensorgehäuse (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweisend einen oder mehrere Akustiksensoren (15), die in die Aufnahmevorrichtungen (14) aufgenommen sind. 6. Acoustic sensor housing (10) according to one of the preceding claims, comprising one or more acoustic sensors (15) which are accommodated in the receiving devices (14).
7. Akustiksensorgehäuse (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweisend ein oder mehrere Befestigungselemente (1 11 ) zum Anordnen des Akustiksensorgehäuses (10) an dem Fahrzeug (20). 7. Acoustic sensor housing (10) according to one of the preceding claims, comprising one or more fastening elements (1 11) for arranging the acoustic sensor housing (10) on the vehicle (20).
8. Fahrzeug (20) aufweisend ein oder mehrere Akustiksensorgehäuse (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Akustiksensorgehäuse (10) derart an dem Fahrzeug (20) angeordnet sind, dass eine Profilvorderkante (16) des Akustiksensorgehäuses (10) in Fahrtrichtung nach vorne angeordnet ist. 8. Vehicle (20) having one or more acoustic sensor housings (10) according to one of the preceding claims, wherein the acoustic sensor housings (10) are arranged on the vehicle (20) in such a way that a profile front edge (16) of the acoustic sensor housing (10) in the direction of travel is located at the front.
9. Fahrzeug (20) nach Anspruch 8, wobei das Fahrzeug (20) eine Zugmaschine ist und das Akustiksensorgehäuse (10) an der Zugmaschine angeordnet ist. 9. Vehicle (20) according to claim 8, wherein the vehicle (20) is a tractor and the acoustic sensor housing (10) is arranged on the tractor.
10. Fahrzeug (20) nach Anspruch 8 oder 9 aufweisend ein Fahrsystem für automatisierte Fahrfunktionen, wobei ein oder mehrere in dem Akustiksensorgehäuse (10) aufgenommene Akustiksensoren (15) eine Umgebung des Fahrzeuges (20) wahrnehmen und das Fahrsystem für eine Trajektorienplanung Signale der Akustiksensoren (15) verarbeitet. 10. Vehicle (20) according to claim 8 or 9, having a driving system for automated driving functions, wherein one or more acoustic sensors (15) accommodated in the acoustic sensor housing (10) perceive an environment of the vehicle (20) and the driving system for trajectory planning signals from the acoustic sensors (15) processed.
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