AKTUATOR ZUR KÖRPERSCHALLERZEUGUNG

Abstract

 Aktuator, umfassend einen elektrischen Antrieb zur Wandlung elektrischer Signale in mechanische Auslenkungen, wobei der Antrieb eine Spule (2) aufweist, durch welche der Strom des elektrischen Signals fließen kann und einen Permanentmagneten (3) aufweist, welcher mit der Spule (2) in elektromagnetischer Wechselwirkung stehen kann,
des Weiteren weist der Aktuator ein Gehäuse (5, 6) und einen flächigen Körper (4) auf, wobei der flächige Körper (4) durch den elektrischen Antrieb mechanisch ausgelenkt und/oder mechanisch zu Schwingungen angeregt werden kann und dabei akustische Schallsignale abstrahlen kann, wobei
der flächige Körper (4) einstückig mit zumindest einem Teil des Gehäuses (5, 6) verbunden ist und zumindest ein Teil (2) des Antriebs mit dem flächigen Körper (4) verbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Aktuator gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

[0002] Es sind diverse Körperschallaktuatoren bekannt, mit denen akustischer Schall über einen mit Körperschall angeregten flächigen Körper erzeugt wird. Hierbei gibt es Verbesserungspotential im Bereich Hochtonwiedergabe.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde einen Aktuator vorzugschlagen, welcher robust und/oder kostengünstig ausgebildet ist und/oder zur Erzeugung von Schall mit Frequenzen von bis zu mindestens 18kHz besonders geeignet ist.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Aktuator gemäß Anspruch 1.

[0005] Der Erfindung liegt bevorzugt der Gedanke zu Grunde einen Aktuator vorzugschlagen, umfassend einen elektrischen Antrieb zur Wandlung elektrischer Signale in mechanische Auslenkungen bzw. mechanische Schwingungen, wobei der Antrieb eine Spule aufweist, durch welche der Strom des elektrischen Signals fließen kann bzw. fließt und einen Permanentmagneten aufweist, welcher mit der Spule in elektromagnetischer Wechselwirkung stehen kann bzw. steht, des Weiteren weist der Aktuator ein Gehäuse und einen flächigen Körper auf, wobei der flächige Körper durch den elektrischen Antrieb mechanisch ausgelenkt und/oder mechanisch zu Schwingungen angeregt werden kann bzw. wird und dabei akustische Schallsignale abstrahlen kann, wobei der flächige Körper einstückig mit zumindest einem Teil des Gehäuses verbunden ist und zumindest ein Teil des elektrischen Antriebs mit dem flächigen Körper verbunden ist.

[0006] Die elektrischen Signale durch die Spule weisen zweckmäßigerweise die Informationen des abzustrahlenden Schallsignals auf, insbesondere eines Musiksignals.

[0007] Es ist bevorzugt, dass der Aktuator, umfassend den flächigen Körper, welcher dazu ausgelegt ist, akustischen Schall abzustrahlen, insbesondere als Biegewellenstrahler ausgebildet und/oder so ausgebildet ist, dass der Aktuator den flächigen Körper zu Eigenschwingungen seiner Körperstruktur anregt bzw. anregen kann, wodurch der von Luft umgebene flächige Körper Schallwellen emittiert.

[0008] Unter dem Begriff flächiger Körper wird bevorzugt ein akustisch nutzbar schwingungsfähiger Körper verstanden und/oder ein Körper, dessen Kontur im Wesentlichen aus Mantelflächen besteht, also der insbesondere nicht massiv bzw. kompakt ausgebildet ist, und/oder als schalenförmiger Körper und/oder oder dessen Dicke, insbesondere die Dicke seiner Mantelfläche, 2cm oder weniger beträgt, zweckmäßigerweise 0,6 cm oder weniger, wobei diese Begrenzung der Dicke sich besonders bevorzugt auf wenigstens 95% seiner Außenfläche und/oder Mantelfläche bezieht.

[0009] Der flächige Körper ist zweckmäßigerweise im Wesentlichen plan oder gebogen und/oder mehrfach gefaltet und/oder mehrfach zerklüftet und/oder mehrfach gebogen. Der flächige Körper ist bevorzugt als Teil bzw. Segment der Innenraumverkleidung eines Kraftfahrzeugs ausgebildet.

[0010] Es ist zweckmäßig, dass der flächige Körper und/oder das Gehäuse, dabei insbesondere der erste und zweite Gehäuseteil, aus Kunststoff ausgebildet sind, besonders bevorzugt aus thermoplastischem Kunststoff, ganz besonders bevorzugt aus Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, ABS oder aus Polyphenylenether.

[0011] Der flächige Körper ist und der erste Gehäuseteil sind vorzugsweise als gemeinsames Kunststoffspritzgussteil einstückig ausgebildet.

[0012] Der Aktuator ist bevorzugt so ausgelegt, insbesondere hinsichtlich des flächigen Körpers, als Körperschallwandler bzw. Körperschallanreger, welcher über den flächigen Körper akustisch Schall emittieren kann, als Breitband- und/oder Hochton-wandler ausgelegt, der Schall Frequenzen von bis zu mindestens 18kHz, besonders bevorzugt -3 dB Frequenzgang/Amplitudengang erzeugen kann. Vorzugsweise weist der Antrieb die Spule und einen Spulenträger auf, wobei der Spulenträger und/oder die Spule direkt mit dem flächigen Körper verbunden ist und insbesondere der Spulenträger in den flächigen Körper teilweise eingespritzt bzw. an diesen angespritzt bzw. durch Spritzguss befestigt ist. Der Spulenträger ist dabei zweckmäßigerweise ein Rahmen, auf welchen die Spule aufgewickelt ist.

[0013] Es ist bevorzugt, dass ein erster Gehäuseteil des Gehäuses, insbesondere im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, mit dem flächigen Körper einstückig verbunden ist und zweckmäßigerweise dieser erste Gehäuseteil mittels wenigstens einer Zentriereinrichtung mit dem Permanentmagneten verbunden ist und der Permanentmagnet mittels der Zentriereinrichtung schwingfähig gelagert bzw. aufgehängt ist. Die Zentriereinrichtung ist besonders bevorzugt als Zentrierspinne ausgebildet und ganz besonders bevorzugt ist der Permanentmagnet mittels zwei separaten, von einer beabstandeten, insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichteten, Zentriereinrichtungen aufgehängt/gelagert.

[0014] Das erste Gehäuseteil ist alternativ vorzugsweise mit einer im Wesentlichen rechteckigen oder vieleckigen und dabei gerundeten Grundfläche, insbesondere als Kranz ausgebildet, ausgeführt. Besonders bevorzugt ist dabei die rechteckige Grundfläche so ausgebildet, dass die eine Seitenlänge mindestens dreimal bzw. zehnmal so lang ist, wie die andere.

[0015] Der Permanentmagnet ist zweckmäßigerweise auf Neodymbasis ausgebildet bzw. bzw. umfasst eine neodymbasierende Legierung. Alternativ vorzugsweise umfasst der Permanentmagnet eine ferritbasierende Legierung.

[0016] Es ist zweckmäßig, dass der Permanentmagnet einen äußeren Ring und einen Boden sowie einen inneren Teil aufweist, welcher dabei insbesondere einen ersten und zweiten scheibenförmigen Teil umfasst. Zwischen Ring Teil des Permanentmagneten und innerem Teil des Permanentmagneten ist umlaufend ein Luftspalt als schlitzförmige Ausnehmung ausgebildet. Dabei ist der Permanentmagnet besonders bevorzugt im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Ganz besonders bevorzugt weist der innere Teil des Permanentmagneten eine Neodymlegierung auf und die anderen Teile des Permanentmagneten sind aus Eisen bzw. einem ferromagnetischen Material ausgebildet.

[0017] Der erste Gehäuseteil bildet vorzugsweise mit einem zweiten Gehäuseteil des Gehäuses ein im Wesentlichen geschlossenes und/oder dichtes Gehäuse.

[0018] Es ist bevorzugt, dass der erste Gehäuseteil mit dem zweiten Gehäuseteil mittels einer formschlüssigen Verbindung verbunden ist, insbesondere mittels einer Rastverbindung und/oder Clipsverbindung. Besonders bevorzugt ist diese Rastverbindung und/oder Clipsverbindung lösbar ausgebildet.
Alternativ vorzugsweise ist der erste Gehäuseteil mit dem zweiten Gehäuseteil mittels einer stoffschlüssigen Verbindung verbunden, wie beispielsweise mittels Schweißen bzw. Ultraschall- oder Reibschweißen oder mittels Kleben.

[0019] Es ist zweckmäßig, dass der Aktuator so ausgebildet ist und der Permanentmagnet so gelagert/ aufgehängt ist, dass der Permanentmagnet hinsichtlich seines unausgelenkten Zustandes mit seinem Schwerpunkt im Wesentlichen im Bereich der Ebene der abstrahlenden Fläche des flächigen Körpers positioniert ist. Dabei ist diese Ebene insbesondere definiert als die tangentiale Ebene an die Oberfläche/ Mantelfläche des Körper in dem Bereich, wo das Gehäuse mit dem flächigen Körper verbunden ist.

[0020] Der erste und der zweite Gehäuseteil sind bevorzugt so ausgebildet und angeordnet, dass sie die Ebene der abstrahlenden Fläche des flächigen Körpers durchbrechen bzw. auf beiden Seiten des flächigen Körpers austreten bzw. aus dessen Mantel.

[0021] Alternativ vorzugsweise ist der Aktuator so ausgebildet, dass der erste und der zweite Gehäuseteil auf dem flächigen Körper zu einer einzigen Seite abragend ausgebildet und angeordnet sind, insbesondere hinsichtlich der Ebene der abstrahlenden Fläche auf einer Seite.

[0022] Zweckmäßigerweise ist der erste Gehäuseteil auf dem flächigen Körper, insbesondere von dessen Oberfläche ausschließlich zu einer Seite abragend ausgebildet, besonders bevorzugt nicht in die Oberfläche bzw. die tangentiale Ebene der Oberfläche des flächigen Körpers eintauchend, und das zweite Gehäuseteil ist ganz besonders bevorzugt mit dem ersten Gehäuseteil verbunden ebenfalls zu dieser einzigen Seite abragend angeordnet.

[0023] Bevorzugt weist der Aktuator eine Dichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil auf, beispielsweise eine Labyrinthdichtung oder eine ringförmige elastische Dichtung, insbesondere aus Elastomer oder Gummi.

[0024] Der flächige Körper weist vorzugsweise eine im Wesentlichen plane Abstrahlfläche auf und/oder eine Fläche mit einer Winkelkrümmung von weniger als 20°, insbesondere im Bereich des mit dem flächigen Körper verbundenen Gehäuses.

[0025] Der flächige Körper ist bevorzugt als Innenraumverkleidungsteil oder Außenverkleidungsteil bzw. Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs ausgebildet.

[0026] Der erste und/oder der zweite Gehäuseteil weisen mindestens eine Belüftungsöffnung auf, zur Kompressionsvermeidung.

[0027] Die Erfindung bezieht sich außerdem auf die Verwendung des Aktuators zur akustischen Schallerzeugung in Kraftfahrzeugen.

Bezugszeichen

[0028] 

1

Antrieb

2

Spule

3

Permanentmagneten

4

flächiger Körper

5

erster Gehäuseteil

6

zweiter Gehäuseteil

7

Zentriereinrichtung

8

Belüftungsöffnungen

9

Nut

10

Ebene der abstrahlenden Fläche

11

schlitzförmiger Luftspalt

12

erster scheibenförmiger Teil des Permanentmagneten

13

Boden des Permanentmagneten

14

äußerer Ring des Permanentmagneten

15

zweiter scheibenförmiger Teil des Permanentmagneten

[0029] Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen beispielhaften Aktuator, bei welchem der erste Gehäuseteil einseitig abragend auf dem flächige Körper einstückig ausgebildet ist,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des Aktuators, bei welchem der erste und der zweite Gehäuseteil so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie die Ebene der abstrahlenden Fläche des flächigen Körpers durchbrechen, sowie

Fig. 3 eine beispielhafte Ausführung des Antriebs.

[0030] Fig. 1 zeigt einen gekrümmten flächigen Körper 4 auf dessen einer Außenfläche erster Gehäuseteil 5 einstückig ausgebildet ist. Flächiger Körper 4 und erster Gehäuseteil 5 sind als ein gemeinsames Kunststoffspritzgussteil ausgebildet. Erster Gehäuseteil weist an seinem Innenmantel eine, beispielhaft umlaufende, Nut 9 auf, mit welcher der zweite Gehäuseteil 6 verrastet bzw. formschlüssig verbunden wird bzw. werden kann. Im Innenraum des erstes und zweites Gehäuseteils 5,6 ausbildet ist Spule 2 angeordnet, welche direkt mit dem flächigen Körper 4 verbunden ist bzw. direkt auf diesem fixiert ist, beispielsweise durch Anspritzen mit Kunststoff.

[0031] Anhand der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel des Aktuators veranschaulicht, bei welchem der erste und der zweite Gehäuseteil 5, 6 so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie die Ebene 10 der abstrahlenden Fläche des flächigen Körpers 4 durchbrechen.
Die Dicke seiner Mantelfläche bzw. der abstrahlenden Fläche 10 beträgt beispielhaft weniger als 0,6 cm. Erster Gehäuseteil 5 ist mit flächigem Körper 4 einstückig verbunden und weist Belüftungsöffnungen 8 auf. Erstes und zweites Gehäuseteil 5, 6 sind miteinander formschlüssig verbunden und bilden ein im Wesentlichen ringförmiges Gehäuse. Permanentmagnet 3 ist mittels zwei separaten Zentriereinrichtungen 7 schwingungsfähig an erstem Gehäuseteil 5 aufgehängt. Spule 2, ist direkt auf flächigem Körper 4 befestigt, taucht in einen umlaufenden Luftspalt des Permanentmagneten 3 ein.

[0032] Anhand der Fig. 3 ist ein beispielhafter Antrieb veranschaulicht. Permanentmagnet 3 weist beispielhaft eine zylinderförmige Gestalt mit einem umlaufenden schlitzförmigen Luftspalt 11 auf. Der innere Teil des Permanentmagneten ist zweigeteilt, ein erster scheibenförmiger Teil 12 beispielsweise als Polplatte des Permanentmagneten ausgebildet, beispielgemäß aus Eisen bzw. einem ferromagnetischen Material. Ein innerer, zweiter scheibenförmiger Teil 15 des inneren Teils des Permanentmagneten ist aus einer Neodymlegierung ausgebildet und auf dem Boden 13 des Permanentmagneten angeordnet.
Der erste scheibenförmige Teil 12 ist an der dem Boden 13 abgewandten Seite des zweiten scheibenförmigen Teils 15 des Permanentmagneten angeordnet. Der Boden 13 und der äußere Ring 14 sind aus Eisen bzw. einem ferromagnetischen Material ausgebildet.
Der innere Teil 12, 15 des Permanentmagneten ist zylinderförmig ausgebildet und hinsichtlich seiner Mantelfläche von Luftspalt 11 umgeben. In Luftspalt 11 taucht Spule 2 ein. Permanentmagnet 3 ist an seiner äußeren Mantelfläche des äußeren Rings 14 an zwei separaten, voneinander beabstandeten im Wesentlichen im unausgelenkten Zustand parallel zueinander ausgerichteten Zentriereinrichtungen 7 aufgehängt. Permanentmagnet 3 umfasst also einen äußeren Ring 14 und einen Boden 13 sowie einen inneren Teil, welcher ersten und zweiten scheibenförmigen Teil 12 und 15 aufweist. Zwischen Ring 14 und innerem Teil 12 und 15 ist umlaufend der Luftspalt 2 als schlitzförmige Ausnehmung ausgebildet.

Ansprüche

1. Aktuator, umfassend einen elektrischen Antrieb zur Wandlung elektrischer Signale in mechanische Auslenkungen, wobei der Antrieb eine Spule (2) aufweist, durch welche der Strom des elektrischen Signals fließen kann und einen Permanentmagneten (3) aufweist, welcher mit der Spule (2) in elektromagnetischer Wechselwirkung stehen kann,
des Weiteren weist der Aktuator ein Gehäuse (5, 6) und einen flächigen Körper (4) auf, wobei der flächige Körper (4) durch den elektrischen Antrieb mechanisch ausgelenkt und/oder mechanisch zu Schwingungen angeregt werden kann und dabei akustische Schallsignale abstrahlen kann, dadurch gekennzeichnet, dass
der flächige Körper (4) einstückig mit zumindest einem Teil des Gehäuses (5, 6) verbunden ist und zumindest ein Teil (2) des Antriebs mit dem flächigen Körper (4) verbunden ist.

2. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb die Spule (2) und einen Spulenträger aufweist, wobei der Spulenträger und/oder die Spule direkt mit dem flächigen Körper (4) verbunden ist.

3. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Gehäuseteil (5) des Gehäuses, insbesondere im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, mit dem flächigen Körper (4) einstückig verbunden ist und dieser erste Gehäuseteil (5) mittels wenigstens einer Zentriereinrichtung (7) mit dem Permanentmagneten (3) verbunden ist und der Permanentmagnet (3) mittels der Zentriereinrichtung (7) schwingfähig gelagert ist.

4. Aktuator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Gehäuseteil (5) mit einem zweiten Gehäuseteil (6) des Gehäuses ein im Wesentlichen dichtes Gehäuse bildet.

5. Aktuator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Gehäuseteil (5) mit dem zweiten Gehäuseteil (6) mittels einer formschlüssigen Verbindung (9) verbunden ist, insbesondere mittels einer Rastverbindung und/oder Clipsverbindung.

6. Aktuator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
der Aktuator so ausgebildet ist und der Permanentmagnet (3) so gelagert ist, dass der Permanentmagnet (3) hinsichtlich seines unausgelenkten Zustandes mit seinem Schwerpunkt im Wesentlichen im Bereich der Ebene (10) des flächigen Körpers (4) positioniert ist.

7. Aktuator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
der erste und der zweite Gehäuseteil (5, 6) so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie die Ebene (10) der abstrahlenden Fläche des flächigen Körpers (4) durchbrechen.

8. Aktuator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
der Aktuator so ausgebildet ist, dass der erste und der zweite Gehäuseteil (5, 6) auf einer Seite des flächigen Körpers (4) angeordnet sind, insbesondere hinsichtlich der Ebene (10) der abstrahlenden Fläche auf einer Seite.

9. Aktuator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
der Aktuator eine Dichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil (5, 6) aufweist.

10. Aktuator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
der flächige Körper (4) eine im Wesentlichen plane Abstrahlfläche aufweist und/oder eine Fläche mit einer Winkelkrümmung von weniger als 20°, insbesondere im Bereich des mit dem flächigen Körper verbundenen Gehäuses.

11. Aktuator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
der flächige Körper (4) als Innenraumverkleidungsteil eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.

Zeichnung