DE60021269T2

DE60021269T2 - Kraftfahrzeugaudiosystem mit dachhimmel als schwingende membrane

Info

Publication number: DE60021269T2
Application number: DE60021269T
Authority: DE
Inventors: W. Pawel SLEBODA; J. Robert TRUE; J. David PRINCE; Jerome Ng
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2020-08-26
Also published as: WO2001015489A2; US7050593B1; EP1210846B1; WO2001015489A3; EP1210846A2; DE60021269D1

Description

Technisches Feld
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug-Audiosystem einschließlich eines Dachhimmellautsprechers und beginnt bei WO 9813942 A.
Hintergrund der Technik
Traditionell werden sich individuell bewegende Spulen und Konuslautsprecher innerhalb der Türen, der Instrumententafel und der Rückablage und andernorts in einem Fahrzeug angebracht, um einen Klang innerhalb des Fahrzeugs bereit zu stellen. Diese Lautsprecher addieren erhebliches Gewicht zu dem Fahrzeug hinzu, erfordern individuelle Installation und Anschluss, belegen wertvollen Raum an der Innenverkleidung, ermöglichen signifikantes Eindringen von Fahrbahngeräuschen, und unterliegen beträchtlichen Schock- und Umwelteinflüssen.
Am wichtigsten ist, dass diese zum Hören schlecht positioniert sind. Die auf ihrer Achse abgehende Strahlung wird üblicherweise niedrig in dem Fahrzeug eher gegen die Beine oder Mittelabschnitte als auf die Ohren der Insassen gerichtet. Der direkte Klang von dem Lautsprecher zu dem Zuhörer liegt üblicherweise weit entfernt von der Achse und schwankt sehr stark im Frequenzbereich mit üblicherweise ungenügenden hohen Frequenzen. In der sehr geräuschvollen Umwelt eines Autos führt dies üblicherweise dazu, dass Audioinformation von mittlerer und hoher Frequenz verloren geht. Das „Klangbild", die Wahrnehmung also, wo der Klang herkommt, wird nachteilig beeinflusst, da die Lautsprecher niedrig in dem Fahrzeug liegen. Für die Frontpassagiere ist das Klangbild nach unten in die Türen gezogen, wohingegen die Fondspassagiere ein Klangbild an der Seite oder von der Rückseite haben, welches eigentlich vor ihnen präsentiert werden sollte.
Als eine Lösung für dieses Problem haben einige vorgeschlagene Systeme, einschließlich dem System, das in dem U.S. Patent an Clark u. a. 5,754,664 beschrieben worden ist, kleine leichtgewichtige Lautsprechertreiber über den Insassen in dem Dachhimmel eingebaut. Jedoch sind aufgrund deren begrenzten Frequenzbereiches die Lautsprecher in den Türen und/oder den hinteren Rückablagen immer noch erforderlich. Der Klangpfad durch die Türen und die hinteren Rückablagen ist immer noch vorhanden und weitere Klangpfade durch das Dach (wie bei Regen geschieht) werden mit den neuen leichtgewichtigen Konuslautsprechern in dem Dachhimmel geöffnet.
Es wäre schwierig, die Treiber unsichtbar zu machen, da die kleinen Lautsprecher auf dem Dachhimmel angebracht sind; sogar wenn ein akustisch transparenter Stoff über den Treibern angebracht würde, würden die Löcher in dem Dachhimmel zu „Durchlesen" oder Sichtbarkeit führen. Weiterhin sind die Lautsprecher einfach zu lokalisieren. Dieses Phänomen wird von Soren Bech in seinem Fachartikel „Electroacoustic Simulation of Listening Rom Acoustics. Psychoacoustic Design Critena", AUDIO ENGINEERING SOCIETY, 89^th Convention 21–25 September 1990, Los Angeles, USA, 34pp. dokumentiert. Zusammenfassend erhöht dieser Ansatz die Komplexität, die Kosten, das Geräusch und Gewicht, ohne die Lokalisierung ordentlich zu verbessern.
Die Verity Group PLC hat eine Reihe von Patenten angemeldet, die unterschiedliche Aspekte der Flachpaneel-Lautsprecher- (zum Beispiel NXT) Technologie abdecken. Die Technologie arbeitet auf dem Prinzip der optimal verteilten Moden von Schwingungen. Ein Paneel, das entsprechend dieser Technologie konstruiert ist, hat eine sehr steife Struktur und entwickelt einen komplexen Schwingungsmodus über seine gesamte Oberfläche, wenn es mit Energie versorgt wird. Man sagt, dass dieses Paneel eine Dispersion zeigt, das heißt, dass die Form der Schallwelle, die sich in dem Paneel ausbreitet, während der Propagation nicht erhalten bleibt.
Unglücklicherweise erfordern DML-Paneele (distributed mode loudspeaker: DML) genaue Geometrie in Bezug auf die Paneelgröße, Erregeranbringung und Paneelaufhängung, wodurch ihre Größe und Einbaumöglichkeiten in einen Dachhimmel eingeschränkt werden. Diese wären im Wesentlichen getrennte Sprecher, die in einem Loch in dem Dachhimmel oder auf der Oberfläche des Dachhimmels montiert werden. Im ersten Fall würde dies auch zu einer zusätzlichen Geräuschübertragung führen (da die Paneele extrem leicht sind) oder in dem zweiten Fall wären diese für die Insassen als Unebenheiten oder Kanten in einem typischen Dachhimmel-Abdeckmaterial sichtbar. In beiden Fällen erhöht sich als Folge die Komplexität.
Aus der Sicht der Klangleistung leiden die DML-Paneele bei niedriger Frequenz unter schlechtem Frequenzbereich (üblicherweise für Größen eingebaut in einem Dachhimmel auf 250 Hz und darüber beschränkt) und niedriger Ausgangsleistung. Keine von diesen Bedingungen machen diese NXT-Paneele für Dachhimmel-Anwendungen geeignet, besonders in einer hochgeräuschvollen Umwelt. Weiterhin können DML-Paneele kein genaues Bild wiedergeben, sondern präsentieren anstatt dessen eine diffuse akustische Feldwahrnehmung, bei der der Klang von überall zu kommen scheint. Während DML-Paneele die Gesamt-Geräumigkeit verbessern könnten, würden diese immer noch Vollbereichslautsprecher in den Türen oder den hinteren Rückablagen für ausreichende akustische Leistung und weitere Lautsprecher vorne für ein ordentliches Klangbild erfordern.
In dem U.S. Patent an Parella u. a. 5,901,231 werden Treiberabschnitte einer Innenverkleidung mit piezo-elektrischen Elementen offenbart, um Audiofrequenzen zu reproduzieren. Jedoch beschränkt die Verwendung von piezo-elektrischen Elementen diese darauf, die Verkleidung für verschiedene Frequenzbereiche in unterschiedliche Abschnitte aufzuteilen, was zu weiterer Komplexität dieses Systems führt. Des weiteren begrenzen die Auslenkungsgrenzen von piezo-elektrischen Elementen den Ausgangsleistungspegel und niedrige Frequenzbereiche der Verkleidungspaneele, so dass herkömmliche Konuslautsprecher erforderlich wären, um niedrigere Frequenzen herzustellen. Die piezo-elektrischen Elemente erfordern auch komplizierten Einbau in das Verkleidungselement und sind schwierig zu warten. Letztlich erfordern die piezo-elektrischen Elemente zusätzliche Schaltkreise, um die herkömmlichen Ausgangsleistung einer Zuliefer-Kopfeinheit umzuwandeln, was zu weitere Komplexität des Systems führt.
Die U.S. Patente an Marquiss 4,385,210, 4,792,978 und 4,856,071 offenbaren eine Vielfalt von Flachlautsprechersystemen einschließlich einer im Wesentlichen starren flachen Membran, die von zusammenwirkenden Spulen- und Magneteinheiten betrieben wird.
Die vorstehend genannte Anwendung mit dem Titel „Integriertes Flachlautsprechersystem, das in einem Fahrzeug eingebaut wird" beschreibt Flachpaneelsysteme mit einem elektromagnetischen Treibermechanismus, der in eine Öffnung in dem Panel integriert ist. Jedoch ist der Treibermechanismus, der in diese Paneele integriert ist, ohne Stahlstücke konstruiert, um magnetischen Fluss optimal aufzunehmen, zu leiten und zu konzentrieren. Die Schwingspule, die erforderlich ist, ist auch relativ massiv, wodurch sie die Hochfrequenzausgangsleistung ganz erheblich begrenzt. Somit ist der Ausgangspegel für eine herkömmliche Klangleistung nicht angemessen.
Weiterhin ist die Öffnung, die den elektromagnetische Treibermechanismus darstellt, nicht ausreichend steif, um eine Hochfrequenzausgabe zu erzeugen.
Das U.S. Patent an Heron 6,058,196 offenbart einen paneelförmigen Lautsprecher einschließlich eines Paneels, das bei Frequenzen über der „Koinzidenzfrequenz" des Paneels angeregt wird, um eine hohe Strahlungseffizienz bereit zu stellen. Koinzidenzfrequenz ist die Frequenz, bei welcher die Wellengeschwindigkeit in dem schwingenden Panel gleich der Wellengeschwindigkeit in der umgebenden Luft ist. Wie in Junger, M., und Feit, D., „Sound, Structures and their Interaction" 1972, Cambridge, MA, MIT Press, pp 235–236, und Pierce, A., „Acoustics", ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA, Woodbury, NY, 1989, p. 128 beschrieben wird, ist die Koinzidenzfrequenz von einer Kombination der Materialeigenschaften einschließlich des Young'schen Biegemoduls, der Paneeldicke, der Materialdichte und des Poisson-Verhältnisses abhängig. Über der Koinzidenzfrequenz wird das Panel ein viel effizienterer Schallstrahler.
Die veröffentlichte PCT Patentanmeldung No. WO 98/13942 offenbart ein Kraftfahrzeugaudiosystem, welches einen Dachhimmel einschließt, der von Wandlern in der Form von piezo-betriebenen Einrichtungen angeregt wird.
Andere verwandte Patentdokumente schließen ein: veröffentlichte PCT Patentanmeldung Nos. WO 98/42536 und WO 98/16409; und U.S. Patent No. 5,193,118.
Somit sind Audiosysteme, sogar die mit den vorstehenden Vorteilen in der Flachlautsprechertechnologie und dem Überkopf-Audiosystem, noch nicht vereinfacht worden. Es gibt immer noch einen Bedarf, Teile und Arbeitskosten zu reduzieren, Gewicht zu reduzieren, das Eindringen von Außengeräuschen zu verringern, glaubhafte Klangbilder bereit zu stellen, die Lautsprechersichtbarkeit zu reduzieren, die Verlässlichkeit zu erhöhen und einfache Wartungsmöglichkeit bereit zu stellen.
Es ist deshalb wünschenswert, ein Audiosystem bereit zu stellen, das die vorstehend genannte Punkt unter Verwendung von vorhandenem Paneelraum an der Innenverkleidung und vorhandenen Anbringungsmethoden, herkömmlicher Ausgabe der Tonsignal-Kopfeinheit, fortgeschrittener Manipulation von Materialeigenschaften und gut eingerichteter Signalverarbeitung, und psychoakustischer Methoden erreicht.
Offenbarung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Kraftfahrzeugaudiosystem einschließlich einem Dachhimmel-Lautsprecher bereit zu stellen, wobei herkömmliche Vollbereichs-Konuslautsprecher, die in den Türen, Ablagefächern, Kofferraum, Sitzen, und Armaturenbrett positioniert sind, durch einen einzelnen Vielkanal-Dachhimmel-Lautsprecher ersetzt werden, wodurch Gewicht, Kosten, und Komplexität des Audiosystems reduziert wird, und wodurch wertvoller Platz geschaffen wird, der vormals durch herkömmliche Lautsprecher belegt war.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeugaudiosystem mit einem Dachhimmel als Lautsprecher bereit zu stellen, wobei die Kanaltrennung und Verzerrung minimiert werden.
Um das vorstehende Ziel und andere Ziele der vorliegenden Erfindung durchzuführen wird ein Audiosystem nach Anspruch 1 zur Verwendung in einem Fahrzeug bereit gestellt, das ein Dach besitzt. Das System schließt einen Dachhimmel ein, der so angepasst ist, dass er anliegend an dem Dach montiert werden kann, dass derselbe unter dem Dach liegt und somit das Dach in Bezug auf den Blick abdeckt. Der Dachhimmel weist eine obere und eine schallabstrahlende, untere Oberfläche auf. Das System schließt auch eine Quelle von Tonsignalen und eine Anordnung von elektromagnetischen Wandlernbauteilen ein, die an der oberen Oberfläche des Dachhimmels abgestützt sind. Das System schließt weiterhin eine Signalverarbeitungsschaltung ein, die mit den Baugruppen zur Verarbeitung der Tonsignale verbunden wird, um verarbeitete Tonsignale zu erhalten, wobei die Baugruppen die verarbeiteten Tonsignale in mechanische Bewegung der entsprechenden Zonen des Dachhimmels umsetzen. Der Dachhimmel besteht aus einem Material, das ausreichend steif ist und eine geringe Dichte aufweist, so dass der Dachhimmel akustische Leistung in den Innenraum des Fahrzeugs mit einem Frequenzbereich abstrahlt, der durch eine untere Grenze von 100 Hz oder weniger und einer oberen Grenze von 12 Kilohertz oder mehr festgelegt ist. Die verarbeiteten Tonsignale bei einem unteren Ende des Frequenzbereiches sind zu den verarbeiteten Signalen bei den mittleren und höheren Enden des Frequenzbereichs angeglichen.
Das Fahrzeug hat vorzugsweise eine Windschutzscheibe und eine Anordnung von elektromagnetischen Wandlernbaugruppen, die mindestens eine Reihe von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen angrenzend an der Windschutzscheibe aufweisen. Die mindestens eine Reihe von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen sind zwischen 12,7 cm und 76,2 cm (5 bis 30 inches) vor einer erwarteten Position eines Passagiers in dem Inneren des Fahrzeugs positioniert.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Reihe von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen zwischen 30,48 bis 50,96 cm (12 bis 24 inches) vor einer erwarteten Position eines Passagiers positioniert. Die mindestens eine Reihe von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen schließt mindestens zwei elektromagnetische Wandlerbaugruppen ein, die voneinander räumlich getrennt sind, um dem rechten und linken Ohr des Passagiers in der erwarteten Position des Passagiers zu entsprechen.
Weiterhin schließen jede der elektromagnetischen Wandlerbaugruppen vorzugsweise einen Magneten, um ein Magnetfeld in einem Spalt zu erzeugen, der durch die Baugruppe gebildet wird, eine Spule, welche sich relativ zu dem Magnet in Reaktion auf die verarbeiteten Tonsignale bewegt, eine Basis, welche fest an den Dachhimmel auf der oberen Oberfläche festgemacht und die elektrisch mit den signalverarbeitenden Schalteinheit verbunden ist, und ein Führungselement ein, das elektrisch mit der Spule verbunden ist und abnehmbar an die Basis festgemacht ist, um die Spule in dem Spalt zu tragen. Die Spulen werden elektrisch mit dem signalverarbeitenden Schaltschema verbunden, wenn die Führungselemente in ihren entsprechenden Basen festgemacht werden.
Vorzugsweise ist jeder der Magnete ein Permanentmagnet hoher Energie so wie zum Beispiel ein Magnet aus seltenen Erden.
Jeder der Baugruppen schließt weiterhin ein Federelement ein, welches einen Frequenzgang aufweist, die unter der Grenze des Frequenzbereiches liegt, wenn dieses in das Bauteil eingebunden wird. Jedes Federelement ist mit seinem entsprechenden Führungselement verbunden, um federnd seinen entsprechenden Magneten über der oberen Oberfläche des Dachhimmels zu tragen.
Die Anordnung von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen schließt eine Vorderreihe von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen ein, die zwischen 12,7 cm und 76,2 cm (5 bis 30 inches) vor einer erwarteten Position des Passagiers in dem Inneren des Fahrzeugs positioniert ist und einer Hinterreihe von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen ein, die hinter der erwarteten Position des Passagiers in dem Inneren des Fahrzeugs positioniert ist. Das signalverarbeitende Schaltschema verzögert die Tonsignale, die mit der Hinterreihe von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen verbunden sind, relativ zu den Tonsignalen, die mit der Vorderreihe von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen verbunden sind.
Die Anordnung der elektromagnetischen Wandlerbaugruppen wird vorzugsweise gänzlich auf der oberen Oberfläche des Dachhimmels getragen.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Lautsprecher mit dem signalverarbeitenden Schaltschema verbunden und so angepasst, dass er in dem Inneren des Fahrzeugs vor einer erwarteten Position eines Passagiers und unter dem Dachhimmel angeordnet ist.
Das Matertal des Dachhimmels kann ein (Young'sches) Biegemodul zwischen 1E7PA und 4E9PA und eine Dichte zwischen 100 und 800 kg/m³ aufweisen.
Weiterhin weist der Dachhimmel vorzugsweise eine relativ hohe Koinzidenzfrequenz auf, um die Trennung der Kanäle zu maximieren, um ein genaues Klangbild bereit zu stellen und um Verzerrung zu minimieren, wobei die Koinzidenzfrequenz größer als 12 kHz ist.
Des Weiteren hat der Dachhimmel eine Struktur, welche an einer Biegung gebrochen ist, um die Übertragung der mechanischen Bewegung über die Biegung zu minimieren.
Weiterhin hat das Audiosystem eine Frequenzgangform. Das signalverarbeitende Schaltschema ändert die Form einer Angleichungskurve, die auf die Tonsignale angewendet wird, basierend auf dem Signalpegel der Tonsignale, um eine Frequenzgangform relativ konstant zu halten, wenn sich der Signalpegel der Tonsignale ändert.
Des Weiteren wird beim Ausführen der vorstehenden Ziele und anderer Ziele der vorliegenden Erfindung eine elektromagnetische Wandlerbaugruppe bereitgestellt. Das Bauteil schließt eine Unterbaugruppe ein, welche ein Gehäuse und einen Magneten aufweist, um ein Magnetfeld innerhalb des Gehäuses zu erzeugen und eine Spule, welche sich relativ zu dem Magnet in Reaktion auf ein Tonsignal bewegt. Diese Unterbaugruppe schließt auch ein flexibles Drehkreuz und Führungselement zum Tragen der Spule in der Mitte des Magnetfelds ein. Die Baugruppe schließt weiterhin eine passende Basis zum Anbringen der Unterbaugruppe an einen Dachhimmel in einem Fahrzeug ein, worin die Unterbaugruppe durch Verschrauben, Schnappverschluss oder Drehen abnehmbar an der passenden Basis befestigt wird.
Das Drehkreuz schließt vorzugsweise ein Vielzahl von gebogenen Beinen ein, die umlaufend um den äußeren Umfang des Drehkreuzes angeordnet sind. Jede der biegsamen Beine könnte die Form einer sinusförmigen Welle aufweisen.
Jede der biegsamen Beine könnte ein Paar von gegenüberliegenden Endabschnitten aufweisen, die sich zu einem relativ dünnen Mittelabschnitt verjüngen. In dieser Ausführungsform weist jede der biegsamen Beine mindestens ein Kantenprofil auf, welches einer Kosinusfunktion folgt.
Die Baugruppe könnte einen bajonettartigen Fügungsmechanismus einschließen, um das Drehkreuz und das Führungselement mechanisch mit der Basis zu verbinden und um die Spule elektrisch mit dem Kabel zu verbinden, welches nach Rotation des Drehkreuzes und des Führungselements relativ zu der Basis unter einer vorgespannten Kraft das Audiosystem bereit stellt. Der bajonettartige Fügungsmechanismus schließt vorzugsweise eine elektrisch leitende Feder ein, die elektrisch mit der Spule verbunden ist und auf dem Drehkreuz und dem Führungselement getragen wird, um die vorgespannte Kraft auszuüben und um die Spule elektrisch mit dem Kabel zu verbinden.
Das Wandlerbaugruppe könnte weiterhin mindestens ein elektrisch leitendes Element einschließen, welches zwischen dem flexiblen Drehkreuz und dem Führungselement und der passenden Basis angeordnet ist, um die Spule eines flexiblen Flachkabels, welches zwischen dem flexiblen Drehkreuz und dem Führungselement und der passenden Basis angeordnet ist, vor Befestigen der Unterbaugruppe auf der passenden Basis zu koppeln. Vorzugsweise schließt das mindestens eine elektrisch leitende Element ein Paar von voneinander räumlich getrennten, elektrisch leitenden Federn ein, welche das Drehkreuz und das Führungselement während des Befestigens der Unterbaugruppe an die passende Basis von der passenden Basis wegtreibt.
Vorzugsweise bilden das Drehkreuz und das Führungselement ein einzelnes Teil.
Weiterhin schließt die Spule eine Einkerbung zum Angleichen der Spule an das Drehkreuz und das Führungselement ein, um ordentliche Polarität der Spule sicherzustellen.
Des Weiteren wird beim Ausführen der vorstehenden Ziele und anderer Ziele der vorliegenden Erfindung ein Computersystem zum Steuern eines Digitalsignal-Prozessors bereit gestellt, welcher ein Tonsignal eines Audiosystems verarbeitet. Das Computersystem schließt einen Computer ein, welcher so angepasst ist, um an den Digitalsignal-Prozessor gekoppelt zu sein, und eine Anzeige, die an den Computer gekoppelt ist, um einen Graph der Signalverzögerung gegenüber dem Signalgewinn eines Audiosignals anzuzeigen, welches durch den Digitalsignal-Prozessor manipuliert werden soll. Das Computersystem schließt weiterhin eine Eingabeeinrichtung ein, die an den Computer gekoppelt ist, um ein Eingabesignal zu erzeugen. Der Computer ist mit einer Graphiksoftware steuerung programmiert, um den Graphen in Reaktion auf das Eingabesignal zu modifizieren, in dem der Pegel und die Verzögerung des Audiosignals gleichzeitig verändert werden.
Die Erfindung überwindet die Probleme nach den Stand der Technik durch: „Umfunktionieren" des gesamten Dachhimmels zu einer Lautsprechermembran; Sorgfältiges Auswählen der Membranmaterialien; und Formen und Anpassen der Motoren, um eine ordentliches Klangbild, hohe akustische Ausgangsleistung und breitbandige Frequenz mit niedriger Verzerrung bereit zu stellen. Der Dachhimmel-Membranlautsprecher wird unsichtbar und auf alle herkömmlichen Konuslautsprecher, die in den Türen, oder den vorderen oder hinteren Gepäckablage angebracht würden, kann im Wesentlichen verzichtet werden. Der Dachhimmel-Lautsprecher wird durch die vorgefertigte Treibermotorenbaugruppe angeregt, die gänzlich durch den Dachhimmel getragen werden.
Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung könnten unterschiedliche Klangzonen in Dachhimmel-Lautsprecher durch Platzierung von vorgefertigten Treibermotoren geschaffen werden.
Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird der Dachhimmel-Membranlautsprecher und die vorgefertigten Treibermotoren gänzlich durch den Dachhimmel-Membranlautsprecher getragen.
Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird durch ordentliches Platzieren der vorgefertigten Treibermotoren in Bezug auf die Ohren des Zuhörers das Klangbild auf natürliche Weise vor dem Zuhörer aufgebaut.
Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird durch ordentliches Formen der Dachhimmel-Membranlautsprecher einen breitbandigen Frequenzgang, ausreichende akustische Ausgangsleistung und ein genaues Klangbild durch den Dachhimmel-Membranlautsprecher erzeugt.
Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird durch Angleichen der Masse der vorgefertigten Treibermotoren an den Dachhimmel-Membranlautsprecher des breitbandiges Frequenzgangs, hohe akustischer Ausgangsleistung, und ein genaues Klangbild von dem Dachhimmel-Membranlautsprecher für jeden Zuhörer gebildet.
Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird durch sorgfältiges Auswählen der Membranmaterialien für den Dachhimmel-Membranlautsprecher breitbandiger Frequenzgang, ausreichend akustische Ausgangsleistung, ein genaues Klangbild von dem Dachhimmel-Membranlautsprecher für jeden Zuhörer gebildet.
Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung ist das Membranmaterial und seine Form so ausgewählt, dass die Geschwindigkeit und der Abfall des Klangs in der Dachhimmel-Membran derart ist, dass die Klangzonen nicht übermäßig mit anderen nahegelegenen Zonen in Konflikt kommen.
Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung ist das Membranmaterial so gewählt, dass die Geschwindigkeit und der Abfall des Klangs in der Dachhimmel-Membran ein mechanisches Summieren und Mischen von diskreten und/oder Phantomkanälen erzeugt.
Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung kann durch das Platzieren von ergänzenden Sprechern in den A-Säulen, besagte Tafeln, oder Instrumententafeln, Klangbild und hohe Frequenz verbessert werden.
Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung kann durch Bereitstellen von herkömmlichen signalverarbeitenden Methoden einschließlich rechtzeitiger Verzögerung und Entzerrung von Signalen vorne, in der Mitte, und hinten an dem Dachhimmel-Membranlautsprecher das Klangbild für alle Zuhörer verbessert werden.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung kann durch Bereitstellen von Kopf- bezogenen Funktionssignal-Methoden, das Klangbild für alle Zuhörer verbessert werden.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung kann durch Bereitstellen eines schaltbaren Schaltschemas, das unterschiedliche Signale zu den vorgefertigten Treibermotoren bereit stellt, der Frequenzgang des Dachhimmel-Membranlautsprechers für einen oder mehrere Insassen und für Mono-, Stereo-, oder Vielfach-Kanal Playback verändert werden.
Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung könnten die Kabinenkommunikationssysteme, stimmenaktivierten Steuerungen, mobile Kommunikation und andere Multimediaereignisse integriert oder dem Überkopf-Audiosystem angepasst werden.
Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung könnten die Signalverarbeitung, Entzerrung, Verzögerungen und Verstärkung innerhalb einer Einheit eingebaut in dem Dachhimmel eingeschlossen werden.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung werden vorgefertigten Treibermotoren als eine vorgefertigte elektromechanische Einrichtung zur Umwandlung eines elektrischen Signals in eine mechanische Bewegung festgelegt.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung werden die vorgefertigten Treibermotoren einfach angebracht und mit Unterbaugruppen ersetzt, welche sich auf die Dachhimmel-Membran eindrehen oder einschrauben lassen. Diese könne als OEM-Ausrüstung angebracht werden oder können bestehende Dachhimmel als ein Nachrüstprodukt ersetzen. Die Unterbaugruppen sind eigenständige, arbeitende Einheiten, welche auf Qualität und Leistung geprüft werden können, bevor sie an den Dachhimmel angebracht werden.
Die vorstehend genannten Ziele und andere Ziele, Merkmale, und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden sofort durch die folgende ausführliche Beschreibung der besten Art der Ausführung der Erfindung offensichtlich, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs, das durch die Phantomlinien angezeigt wird, welche das Audiosystem der vorliegenden Erfindung einschließt;
2 ist eine Draufsicht eines Plans eines Fahrzeugs aus 1 mit einer Signalquelle von Tonsignalen, elektromagnetischen Wandlerbaugruppen, die relativ zu der erwarteten Position der Passagiere positioniert werden, und einem signalverarbeitenden Schaltungsschema, das in Blockdiagrammform angezeigt wird;
3 ist eine perspektivische Ansicht einer elektromagnetischen Wandlerbaugruppe der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Schnittansicht solch eines Bauteils, die teilweise weggebrochen ist, wobei das Bauteil auf der oberseitigen Oberfläche des Dachhimmels mit seinem Abdeckmaterial getragen wird;
5 ist eine perspektivische Schnittansicht einer Basis, eines Führungselements, das durch eine Gewinde mit der Basis verbunden ist, einem Federelement so wie zum Beispiel einem Drehkreuz, das mit dem Führungselement verbunden ist und einem Stahlgehäuse-Stahltopf ohne eigenen Magneten oder einem Oberstücks des Bauteils;
6 ist eine Draufsicht eines Plans des Federelements;
7 ist eine „Ein Drittel"-Perspektivansicht des Führungselements von unten, das entlang den Linien 7-7 aus 6 genommen wurde;
8 ist eine Draufsicht eines Plans des Führungselements;
9 ist eine „Ein Drittel"-Perspektivansicht des Führungselements von oben, genommen entlang den Linien 9-9 in 8;
10a ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer passenden Basis der Wandlerbaugruppe der vorliegenden Erfindung;
10b ist eine Draufsicht eines Plans der passenden Basis aus 10a;
11 ist eine Aufrissansicht von vorne auf die passende Basis aus 10b;
12 ist eine seitliche Aufrissansicht der passenden Basis aus 10b;
13 ist eine Bodenplan-Ansicht der passenden Basis aus 10b;
14 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linien 14-14 aus 13 genommen wurde;
15 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linien 15-15 aus 10b genommen wurde;
16 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linien 16-16 aus 10b genommen wurde;
17 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linien 17-17 aus 12 genommen wurde;
18 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linien 18-18 aus 10b genommen wurde;
19 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines elektrischen Federkontakts der Wandlerbaugruppe der vorliegenden Erfindung;
20 ist eine Bodenplan-Ansicht des elektrischen Federkontakts von 19;
21 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linien 21-21 aus 20 genommen wurde;
22 ist eine schematische perspektivische Ansicht des Drehkreuzes und des Führungselements, die als eine einzelnes Teil gebildet werden;
23 ist eine Draufsicht eines Plans des Drehkreuzes und des Führungselements aus 22;
24 ist eine Bodenplan-Ansicht des Drehkreuzes und des Führungselements aus 22;
25 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linien 25-25 aus 24 genommen wurde;
26 ist eine vergrößerte Ansicht eines Kreisabschnitts aus 23
27 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linien 27-27 aus 26 genommen wurde;
28 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linien 28-28 in 23 genommen wurde;
29 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linien 29-29 in 24 genommen wurde;
30 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Spule der Wandlerbaugruppe der vorliegenden Erfindung;
31 ist eine Draufsicht eines Plans der Spule aus 30;
32 ist eine seitliche Aufrissansicht der Spule aus 30;
33 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die teilweise weggebrochen ist, die entlang der Linien 33-33 in 31 genommen wurde;
34 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Wandlerbaugruppe mit einem Flachkabel der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
35 ist eine Anzeige des Softwaresteuerungselements, welches gleichzeitig den Pegel und die Verzögerung ändert und zügiges Abstimmen des Systems ermöglicht;
36–38 sind Ansichten, teilweise weggebrochen und in Querschnitten, die unterschiedliche Verfahren zeigen, die Struktur der Dachhimmelmembran zu brechen, um Schwingungsübertragung zwischen den angrenzenden Zonenabschnitten und für andere Grenzen der Dachhimmelmembran zu minimieren;
39 ist eine „ein Viertel"-Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines Wandlerbauteils, worin ein Bein des flexiblen Drehkreuzes einen sinusförmigen Wellenform aufweist;
40 ist eine Aufrissansicht eines Beines von vorne von noch einer weiteren Ausführungsform des flexiblen Drehkreuzes, welches sich verjüngt und worin das Bein die Ober- und Unterkantenprofile aufweist, welche einer Kosinusfunktion folgen;
41 ist eine Ansicht, teilweise weggebrochen und im Querschnitt, die ähnlich mit der Ansicht aus 36 ist und weiterhin Isolationsmaterial in der Form einer Standard-Fasermattenisolierung so wie zum Beispiel Glasfaser einschließt;
42 ist eine Reihe von Kurven der SPL gegenüber der Frequenz, welche Kompression im mittleren Band zeigen;
43 ist eine Reihe von Kurven, die ähnlich zu den Kurven aus 42 ist, welche SPL zeigt, nachdem die Kompression durch ein signalverarbeitendes Schaltkreisschema der vorliegenden Erfindung korrigiert worden ist; und
44 ist eine ähnliche Ansicht wie 2 ohne eine Signalquelle oder Entzerrung auf jedem Kanal und zeigt, wie ein Dolby 5.1 System (auf der linken Seite der Figur) und auch eine Stereosystem (auf der rechten Seite der Figur) realisiert werden würde;
Beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung
Bezug nehmend auf 1 wird nachfolgend ein Fahrzeug veranschaulicht, das im Allgemeinen durch die Bezugsziffer 16 bezeichnet wird, einschließlich eines Audiosystems, das die Erfindung beinhaltet. Das Audiosystem schließt entweder eine im Handel erhältlichen Audio- oder Signalquelle 15 ein, welche einen Tuner, ein Kassettenspieler, einen CD-Spieler, einen DVD-Spieler, eine Kommunikationseinheit, etc. oder eine Einheit einschließen könnte, die die vorstehenden mit einem zusätzlichen signalverarbeitenden Schaltkreisschema einbindet, um Signalverzögerungen, Entzerrung und Verstärkung bereit zu stellen, wie nachstehend beschrieben wird. Die zusätzliche Signalverarbeitung einschließlich der Signalverzögerung und Verstärkung, wie sie nachstehend beschrieben wird, könnte in die separate Einheit 17 eingebunden werden.
Verarbeitete Tonsignale der vereinten Audioeinheit oder die separate Signalverarbeitungs-/Signalverstärkungseinheit 17 werden über ein Audiokabel zu den elektromagnetischen Wandlerbaugruppen in der Form von vorgefertigten Treibermotoren 12 geleitet, welche an dem Dachhimmel 11 angebracht sind, welcher als ein Dachhimmel-Membranlautsprecher nach dem funktionalen Diagramm arbeitet, welches in 2 gezeigt wird.
Tonsignale, die mit einem Hochpass gefiltert und unverzögert sind, aber möglicherweise abgeglichen sind, werden ebenso zu den vorne angebrachten Hochtonlautsprechern oder Sprechern 14 gesendet. Die vorne angebrachten Sprecher 14 könnten herkömmliche Sprecher sein und könnten irgendwo vor dem Fahrer für ein optimales frontales Klangbild angebracht sein, wie für den Fachmann zu verstehen sein wird. Die nach vorne angebrachten Sprecher 14 sollten einen Frequenzgang aufweisen, der sich bis zu einem Minimum von 17 KHz und auf so niedrige Frequenzen wie möglich erstreckt, ohne den hochfrequenten Frequenzgang, der nicht auf der Achse liegt, nachteilig zu beeinflussen. Für Audiosysteme, die das 5.1 und Vielkanal Playback unterstützen, könnten zusätzliche nach vorne angebrachte Sprecher 18 zwischen den anderen Sprechern hinzugefügt werden.
Tonsignale, die mit einem Tiefpass gefiltert, verzögert und abgeglichen sind, werden zu einem Subwoofer 13 gesendet, wie in 2 veranschaulicht wird. Der Subwoofer 13 könnte sich irgendwo in dem Fahrzeug 16 befinden und verzögert, überkreuzt und abgeglichen werden, um Lokalisierung zu vermeiden und um einen gleichmäßigen Frequenzgang bereit zu stellen.
Die vorgefertigten Treibermotoren 12 sind ungefähr 30,48 bis 40,46 cm (12–16'') vor jedem Zuhörer vor den Ohren und an jeder Seite für optimale links-rechts Signalseparation platziert, wie am besten in 2 gezeigt wird. Die erste Reihe von vorgefertigten Treibermotoren wird in der Nähe der Windschutzscheibe des Fahrzeugs 16 platziert, die zweite Reihe wird vor dem nächsten Sitz zu dem Hinteren so angebracht, dass diese weit genug vorne vor den Insassen der zweiten Reihe sind, aber nicht ausreichend nahe an den Insassen der vorderen Reihe, um Klangbildverwirrung zu verursachen. Die genauen optimalen Abmessungen hängen von dem Grad der Signalverarbeitung, dem Leistungspegel und der Verzögerung ab, die an jedem Kanal angewendet wird. Dieselbe Methode wird für jede der folgenden Reihen von Sitzen verwendet, bis eine Reihe von vorgefertigten Treibermotoren hinter der letzten Reihe von Zuhörern platziert ist, wie in 1, jedoch nicht in 2 gezeigt wird.
Bezug nehmend auf die 3–9 sind die vorgefertigten Treibermotoren so eingerichtet und als individuelle elektromagnetische Motoren hergestellt, deren Funktion es ist, die elektrischen Signale in mechanische Bewegung umzuwandeln. Durch die Verwendung eines Neodym-Magneten 25 aus seltenen Erden und einem Stahltopf 20 mit einer hohen Permeabilität und Plattenstücken 21 wird in einem engen Schwingspulenspalt 26 ein Permanentmagnetfeld erzeugt.
Der Magnet 25, der Stahltopf 20, und die Platte 21 werden durch ein einteiliges Drehkreuz 22 getragen, das auf einen speziellen Frequenzgang eingestellt ist, wie in 6 und 7 veranschaulicht wird. Ein Führungselement 29, das in den 8 und 9 veranschaulicht wird und mit dem Drehkreuz 22 verbunden ist, dient dazu, die Schwingspule 27 in dem Magnetfeldspalt 26 zu halten und zu zentrieren, während der Rest der Unterbaugruppe an eine Motorbasis 23 abnehmbar angebracht wird. Das Drehkreuz 22 und das Führungselement 29 könnte aus einem integriertem Teil hergestellt sein.
Das Führungselement 29 enthält auch zwei einsetzgeformte elektrische Kontakte, an welche die Schwingspule 27 an einem Ende angelötet ist und deren andere Pass-Enden mit den Basiskontakten 24 zusammenpassen. Die Motorbasis 23 ist direkt an den Dachhimmel 11 angebracht und enthält einsetzgeformte elektrische Kontakte, welche an einem Ende mit den Kontakten des Führungselements 29 zusammenpassen und an dem anderen Ende an einen Signaldraht geschweißt sind (gezeigt in 3). Der elektrische Kontakt zwischen der Basis 23 und dem Führungselement 29 könnte zum Beispiel durch Metallbeschichten der Gewinde der Basis 23 und dem Führungselements 29 hergestellt werden.
Die vorgefertigten Treibermotoren 12 sind in sich geschlossen und so eingerichtet, um über die Basen 23 an den Dachhimmel 11 montiert zu werden. Jede Baugruppe 12 erzeugt sowohl eine akustisch effiziente Verbindung zwischen der Antriebskraft des Motors und der Dachhimmel-Lautsprechermembran 11 und stellt eine Einrichtung bereit, die einen elektrischen Kontakt zwischen der Schwingspule 27 und den Signaldrähten herstellt. Somit wird jede Baugruppe 12 vereinfacht, da der mechanische und elektrische Kontakt in einer Schraube, einem Schnappverschluss, oder einem Drehverschluss hergestellt wird. Weiterhin stellt dies eine einfache Methode bereit, die Baugruppe 12 zu warten, wenn eine von diesen ausfallen sollte.
Die vorgefertigten Treibermotoren oder Baugruppen 12 sind in ihrer Abmessung, Gewicht, und Kontaktfläche so ausgelegt, um Steifigkeit, Form, Dichte und Aufhängepunkte des Dachhimmels 11 oder Dachhimmel-Membranlautsprechers zu entsprechen. Die Auslenkungsgrenzen, Leistungsverhalten und Effizienz der vorgefertigten Treibermotoren 12 sind so eingerichtet, um den physikalischen Charakteristiken des Dachhimmel-Membranlautsprechers 11 und der Luftkavität zwischen dem Dachhimmel 11 und der Membran zu entsprechen. In einer Anwendung beträgt die Masse des Motors 12 94 Gramm, die Resonanzfrequenz beträgt 50 Hz, die Kontaktfläche basiert auf einer Schwingspule 27 mit einem Durchmesser von 2,54 cm (1''), und die Maximalauslenkung der Motorbaugruppe 12 beträgt 2,5 mm in beiden Richtungen. Die verarbeiteten Tonsignale, die an die vorgefertigten Treibermotoren 12 bereit gestellt werden, erzeugen somit mechanische Bewegung, welche anschließend die Dachhimmel-Lautsprechermembran 11 entsprechend den verarbeiteten Tonsignalen bewegt.
Randbedingungen des Dachhimmels oder des Paneels 11 sind nicht so kritisch wie ein DML-Paneel, da die akustische Strahlung nicht von der Existenz der Moden innerhalb des Paneels 11 abhängt. Jedoch müssen diese Ränder beachtet werden, um übermäßiges Klappern zu vermeiden. Um dies zu erreichen, wird die Mehrheit des Umfangs mit einer halb-nachgiebigen Membran geklammert. Zusätzliches nachgiebiges Klammem tritt an den Rändern der Kuppellampen, Konsolen und anderen Durchbrüchen auf. Weiterhin sind alle Signal- und Stromdrähte oberhalb des Dachhimmels 11 entweder geklammert, in das Dachhimmelmembranmaterial integriert oder auf der Oberseite des fasrigen Deckmaterials auf der Oberseite des Dachhimmels angebracht.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Tonsignal zuerst zu den Hochfrequenzlautsprechern 14 geliefert, wie vorstehend beschrieben wurde. Für den Fachmann für Audiosysteme könnte das Abstimmen dann die Zeitverzögerung und den relativen Pegel des Audiosignals einstellen, der zu den Baugruppen 12 auf dem Dachhimmel 11 geliefert werden, so dass der Klang, der die Ohren der Insassen erreicht, den psycho-akustischen Effekt der Präzedenz ermöglicht; dies bewirkt, dass das Klangbild von vorne vor den Insassen und nicht von dem Dachhimmel 11 von oben zu kommen scheint. Da der Präzedenzeffekt sowohl abhängig von dem Pegel und der Zeit ist und da die Innenraumakustik diese Einstellungen dominiert, wird jedes Fahrzeug 16 eigens abgestimmt. Dieses kleine Abstimmungsprogramm, wie es in 35 gezeigt wird, unterstützt in dem Prozess, die Verzögerung und den Pegel gleichzeitig einzustellen.
In einem Beispiel der Erfindung waren das Tonsignal, welches von der vorderen Reihe der vorgefertigten Treibermotoren oder Baugruppen 12 zugeführt wurde, 7,5 Millisekunden verzögert, nachdem das Tonsignal zu den vorderen Hochfrequenz-Lautsprechern 14 geliefert wurden. Die nachfolgenden Reihen der vorgefertigten Treibermotoren 12 wurden mit einem Tonsignal bereitgestellt, welches nach den Hochfrequenz-Lautsprechern 14 vorne 25 Millisekunden verzögert war. Zusätzlich war das Subwoofer-Tonsig nal, welches eine Summe der linken/rechten- und vorne/hinten-Signale in der Standardausführung ist, verzögert, um den vorgefertigten Treibermotoren 12 zu entsprechen, die ihnen am nächsten sind.
Die Systemgestaltung wird durch die Tatsache kompliziert, dass all die vorgefertigten Treibermotoren 12 mechanisch einen einzelnen Dachhimmel oder eine Lautsprechermembran 11 bewegen. Da jeder vorgefertigte Motor 12 individuell rekonfigurierbar ist, müssen die Eigenschaften der Dachhimmel-Lautsprechermembran 11 so ausgelegt sein, dass während diese angemessene Steifigkeit und Leichtgewicht für angemessenen Klangdruck und Hochfrequenzausgang bereit stellt, die Schwingung in dem Paneel 11 schnell genug abfallen muss oder die Schallgeschwindigkeit in dem Paneel 11 langsam genug sein muss, dass die Signale von dem angrenzenden oder entfernten vorgefertigte Motor 12 nicht Klangprobleme verursachen. Fachleute im Abstimmen von Klangsystemen werden realisieren, dass die akustische Schwingung, die durch die Schwingung eines Motors 12 vorne verursacht wurde, das Hintere des Fahrzeugs 16 erreichen könnte, und somit Klangbildprobleme verursachen könnte. In ähnlicher Weise könnten Signale von den linken Kanälen die rechten Kanälen stören. Diese Probleme müssen durch Wahl von geeigneten Materialien und Membrankonstruktion, welche von den individuellen Fahrzeugbeschränkungen abhängig sind, vermieden werden.
Für eine Implementierung der bevorzugten Ausführungsform ist der Dachhimmel 11 oder der Membranlautsprecher aus „benetztem" TRU (TRU: thermal foamable rigid urethane) von 8 mm Dicke, Young'schen Biegemodul 1.5e7, einer Dichte von 115 kg/m³, einer Schwingungsdämpfung von 4% konstruiert. Der Dachhimmel 11 ist mit einem Schaumüberzug 28 für kosmetische und Schwingungsdämpfungszwecke bedeckt. Obwohl gut entwickelte Klangverstärkungs-Leitlinien der Signalverzögerung gegenüber der Signalpegeldifferenz für den Erfolg von Präzedenz mit diskreten Treibern vorhanden sind, müssen diese modifiziert werden, um der nahen Anordnung des Dachhimmel und der komplexen Schwingungseigenschaften des Dachhimmels Rechnung zu tragen. Dies wird üblicherweise durch live-Abstimmen mit Hilfe einer DSP-Softwareanwendung erreicht, die nachstehend beschrieben wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann das System für unterschiedliche Anwendungen modifiziert werden. Im allgemeinen Stereo-Playback Modus sind die Treiber üblicherweise so aufgeteilt, dass eine links/rechts Kanaltrennung über die Länge des Fahrzeugs 16 beibehalten wird. Dadurch wird, wie vorstehend beschrieben wurde, durch die Verwendung von Verzögerungen das Klangbild im Vorderteil des Fahrzeugs 16 für alle Insassen beibehalten. In dem Fall eines Video-Playbacks, wo der Fahrer nicht an dem Video-„Schauen" teilnimmt, sind die vorderen vorgefertigten Motoren 12 ausgeschaltet oder stumm geschaltet und die erste Reihe von vorgefertigten Motoren 12 vor den hinteren Sitzen wird das unverzögerte Tonsignal und die Verzögerungseinstellungen werden basierend darauf zurückgestellt, dass diese Reihe vorangehend ist. Das Klangbild wird auf natürliche Weise nach oben zu dem Dachhimmel 11 und dem erhöhten Bildschirm hochgezogen. Die hinteren vorgefertigten Motoren 12 werden dann im Rundum-Modus für das gesamte Fahrzeug 16 versorgt. Die Mittelkanalreproduktion kann entweder durch Schalten der mittigen vorgefertigten Treiber auf den mittleren Kanal oder durch Aufteilen des mittleren Kanals und Zusammenfassen mit den linken und rechten Motoren 12 erzeugt werden. Der mittlere Kanal wird anschließend durch mechanisches Mischen der Bewegung des Dachhimmels 11 geschaffen.
Vielfache Phantombilder können auch zwischen den mittleren und seitlichen vorgefertigten Motoren 12 geschaffen werden, da der Dachhimmel 11 einen echten Strahler zwischen diesen beiden Kanälen erzeugt.
Für Programmmaterial, welches ein nicht-lokalisiertes Klangbild verlangt kann der Benutzer oder der Programmmodus der Dacheinheit die Verzögerungseinstellungen einfach anpassen, um eine geräumigere Atmosphäre in dem Innenraum oder der Kabine des Fahrzeugs 16 zu schaffen.
Die Anwendungen erstrecken sich auch auf Kommunikationssysteme. Eine innerhalb der Kabine befindliches Kommunikationssystem platziert ein Mikrofon 30 vor einem oder mehreren Passagieren auf der Oberfläche des Dachhimmels 11. Typische stimmenaktivierte Systeme verteilen dann die Konversation durch die Kabine, mit der Aufhebung jedes nicht-herkömmlichen Audioprogrammsignals. Die Verstärkung vor der Rückkopplung wird dann durch die Art der Lokalisierung der unterbaugruppierten Motoren 12 und der nahegelegenen Standort des Mikrofons 30 innerhalb des Paneels 11 erhöht. Zusätzliche DSP-Aufhebungs-Methoden können angewendet werden, um weiter die Verstärkung vor der Rückkopplung zu vergrößern.
Kommunikationssysteme, die sich außerhalb der Kabine befinden, sind einfach integriert, entweder basierend auf netzförmigen, digitalen und anderen Systemen. In diesem Fall ermöglicht das Überkopf-Audiosystem dem Fahrer oder anderen Kommunikanten, dass die Kommunikationssignale nur zu seiner lokalen Hörzone gesendet werden, während die anderen Insassen fortfahren, dem Standard-Programmmaterial zuzuhören.
Warnsysteme könnten ebenso in das Überkopf-System integriert werden, so dass eine lokale Warnung, so wie wenn zum Beispiel eine Tür halb-offen ist, nur an den Fahrer und diejenigen Passagiere geliefert wird, die am nächsten an der betroffenen Umgebung sind, ohne die anderen Passagiere zu stören.
Wenn sich die signalverarbeitenden Kapazitäten erhöhen, wird die Einbeziehung von mehr und mehr lokalisierter Entzerrung und anderen Effekten dahingehend wirtschaftlicher, dass für jede Zone individuelle Benutzersteuerung innerhalb der Grenzen des akustischen Raumes ermöglicht wird.
Einzigartig erreichbar durch die Erfindung ist die Machbarkeit der Einbeziehung von Geräuschaufhebungsmethoden. Die Nähe der Ohren der Zuhörer an dem Dachhimmellautsprecher erhöhen die Erfolgsrate, da die Klangfeldvorhersage und Anpassung weniger und weniger durch die Komplexitäten der akustischen Umgebung beeinträchtigt wird.
Bezug nehmend auf die 10a bis 18 werden nachfolgend unterschiedliche Ansichten der bevorzugten Basis veranschaulicht, die im Allgemeinen durch 40 angezeigt wird und die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Die Basis 40 schließt ein paar von integral geformten Pfosten 41 ein, welche auf einer oberen Oberfläche 42 einer Basisplatte 43 gebildet werden. Auf der oberen Oberfläche 42 der Basisplatte 43 werden ebenso ein Paar von Fixierungselementen 44 zum Fixieren eines flexiblen Flachkabels 80 auf der oberen Oberfläche 42 gebildet, wie in 34 gezeigt wird. Das Kabel 80 schließt vorzugsweise ein Paar von Löchern 82 ein, um das Kabel auf die Pfosten 41 aufzuschieben. An gegenüberliegenden Enden der Basisplatte 43 sind geneigte Endabschnitte 45, um das Kabel 80 stufenweise auf die obere Obefläche 42 der Basisplatte 43 hochzuheben.
Die Basis 40 schließt auch einen indexierenden Abschnitt 47 ein, welcher sich nach innen zu der Mitte des Basis 40 hin erstreckt und welcher das Kabel 80 überlagert, um sicherzustellen, dass das Kabel nicht versehentlich herüberschnippt, wodurch die Polarität umgedreht wird.
Im Allgemeinen schließt die bevorzugte Ausgestaltung der Wandlerbaugruppe eine „Viertelumdrehung" oder bajonettartigen Arretiermechanismus zwischen einem Drehkreuz und einem Führungselement 60 aus 22 und der Basis 40 ein. Die Ausgestaltung schließt Fangabschnitte 46 der Basis 40 und einen Gleitabschnitt 71 des Führungselements 60 ein. Während der Installation wird das Führungselement 60 auf der Oberseite der Basis 40 positioniert, wobei die Fangabschnitte 46 mit den Gleitabschnitten 71 des Führungselements 60 abgeglichen werden. Das Führungselement 60 wird dann in die Basis 40 gesenkt, bis das Führungselement 60 auf der Basis 40 sitzt. An diesem Punkt wird dem Führungselement 60 ermöglicht, sich zu drehen, wodurch sich die Gleitabschnitte 71 in die Taschen der Fangabschnitte 46 bewegen können. Die Pfosten 41 auf der Basis 40 und die Löcher 66 in dem Führungselement 60 stellen ein positives Sperrmerkmal und fühlbare Kontrolle bereit, dass das Führungselement 60 in der Position eingerastet ist.
Der Vorzug dieser Ausgestaltung besteht dann, dass diese die Benutzersteuerung des Standortes des Führungselements 50 bereit stellt, wenn dieses in der Basis 40 befestigt wird. Dieses Merkmal ist wichtig für die elektrischen Kontakte, welche nachfolgend beschrieben werden.
Elektrische Kontakte
Der Zweck der elektrischen Kontakte 50 des Systems der vorliegenden Erfindung ist es, ein Tonsignal zu der Schwingspule 70 bereit zu stellen, welche wiederum den Rest der Wandlerbaugruppe anregt, um Klänge in der Fahrzeugkomponente zu erzeugen. Diese Kontakte 50 betreffen runden Draht, flexibles Flachkabel oder jedes Leitmedium, wel ches Tonsignale liefert. Die Enden dieser Kontakte werden gelötet oder mit Anschlussstiften 72 der Schwingspule 70 verbunden. Die 34 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Wandlerbaugruppe.
Flexible Flachkabel-Technologie (flexible flat cable: FFC) und die elektrischen Kontakte 50 stellen eine elektrische Schnittstelle für das System der Erfindung bereit. In dieser Ausgestaltung befindet sich das FFC auf der Basis 40, welche die Elemente 44 aufweist, die das FFC in Position halten. In dem Abschnitt des FFC, welcher mit dem gebogenen Abschnitt 56 des Kontakts 50 in Kontakt kommt, ist ein Teil der Isolierung so zurechtgemacht worden, dass die elektrischen Leiter des FFC freiliegen.
Andererseits sind die Kontakte 50 (zum Beispiel durch Formeinsetzen) an die untere Oberfläche des Führungselements 60 angebracht. Wenn das Führungselement 60 in die Basis 40 geladen wird und sich dreht, um zusammen einzuklinken, richten sich die Endabschnitte 52 der Kontakte 50 mit den FFC-Leitern ein und schaffen eine elektrische Verbindung.
Bezug nehmend auf die 19–21 wird einer der elektrischen Federkontakte der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, welcher im Allgemeinen mit 50 bezeichnet wird. Jede der Federkontakte 50 schließt eine Öffnung 52 ein, welche mit dem Pfosten 41 der Basis 40 abgeglichen wird, um den Pfosten 41 in dieser zu empfangen und zu halten, wenn sie abgeglichen ist. Der Federkontakt 50 schließt auch eine Öffnung 54 ein, welche darin die Stifte 72 der Spule 70 empfängt und zurückhält, wie in den 30–34 veranschaulicht wird. Der gebogene Abschnitt 56 des Federkontakts 50 ist so angepasst, um einen elektrischen Kontakt mit einem der nackten oder freiliegenden elektrischen Verbinder des flexiblen Flachkabels 80 herzustellen, nachdem die Führung 60 und die Basis 40 in Position arretiert worden sind.
Bezug nehmend auf die 22–29 wird das Führungselement 60 der vorliegenden Erfindung ausführlich veranschaulicht. Das Führungselement 60 schließt eine Vielzahl von flexiblen Beinen ein, die im Allgemeinen mit 61 bezeichnet werden, um ein flexibles Drehkreuz auszubilden. Jede der flexiblen Beine schließt ein Paar von Endabschnitten 62 und einen mittigen Mittelabschnitt 63 ein.
Das Führungselement 60 schließt ebenso einen zylindrischen Anschnitt 65 ein, der eine innere, mit einem Gewinde versehene Oberfläche 66 aufweist. Die innere gewindeversehene Oberfläche 66 empfängt und hält einen mit einem Gewinde versehenen Stahltopf (nicht gezeigt), welcher einen Magneten umgibt (nicht gezeigt) und Plattenstücke (nicht gezeigt), wie in der ersten Ausführungsform der Erfindung aus 4. Es könnte auch ein Klebstoff verwendet werden, um irgendwelche Lücken zwischen dem Stahltopf und dem Gewinde der Plastikführung 60 auszufüllen, um sicherzustellen, dass die Plastikführung 60 und der Stahltopf sich nicht während Benutzung voneinander trennen. Der Klebstoff schafft in der Tat ineinander greifende Gewinde für die Gewinde der inneren Oberfläche 66. Die Löcher 66' werden in einer Oberfläche weiter unten am Führungselement 60 ausgebildet, wie in 23 gezeigt wird, um dann die Stifte 72 der Spule 70 zu empfangen und zu halten.
Wenn der Federkontakt 50 innerhalb der Führung 60 formeingesetzt wird, wird das Loch 52, welches in dem Federkontakt 50 ausgebildet wird, mit einem Loch 67 ausgerichtet, das in der Führung 60 ausgebildet ist, worin der Federkontakt 50 sich in einer Umgebung 68 auf gegenüberliegenden Seiten der Führung 60 an einer Oberfläche weiter unten derselben befindet, wie in 24 gezeigt wird.
Das Führungselement 60 schließt ebenso eine Fläche in der Form einer umlaufenden Nut 69 zum Empfangen und Halten der Spule 70 in derselben ein, wie in 27 gezeigt wird.
An der Oberfläche weiter unten auf der Führung 60 befindet sich ein Paar von gegenüberliegenden Bajonettabschnitten 71, um die Führung 60 in einer bajonettartigen Weise an der Basis 40 zu befestigen, wie vorstehend beschrieben wurde.
Die Führungselemente 73 werden ebenso in der Führung 60 ausgebildet, um die Spule 70 innerhalb der Nut 69 seitlich zu tragen.
Bezug nehmend auf die 30–33 schließt die Spule 70, wie vorstehend erwähnt, die Stifte 72 ein, die auf einer Spulenrolle 74 gebildet werden. Die Stifte werden vorzugswei se an den Draht 76 der Spulenrolle 74 gelötet. Die Spule 70 schließt außerdem eine Einkerbung 78 ein, welche darin ausgebildet ist, um ordentliches Positionieren der Spule 70 innerhalb der Führung 60 sicherzustellen, um sicherzustellen, dass die richtige Polarität der Spule 70 innerhalb der Führung 60 während des Zusammenbaus erhalten bleibt.
Bezug nehmend auf die 35 wird grafisch eine Softwareanwendung veranschaulicht, die verwendet wird, um das System oder jegliches Zeitverzögerungssystem abzustimmen. Da die Wahrnehmung des Echos in Systemen mit vielfachen Klangquellen sowohl von der (rechtzeitigen) Signalverzögerung und auch von dem Pegelunterschied zwischen den beiden abhängig ist, ist es erstrebenswert, beide gleichzeitig zu beeinflussen. Die Ebene der Verstärkungsverzögerung wird erzeugt mit der Verzögerung auf der x-Achse und dem Signalzuwachs auf der y-Achse, mit einem Punkt für jedes Tonsignal, das beeinflußt wird. Durch Klicken auf eine Verzögerung mit einer Maus eines Computersystems könnte der Benutzer gleichzeitig den Signalpegel und die Signalverzögerung durch Bewegen des Punkts in entweder eine Achsrichtung oder in beiden Achsrichtungen gleichzeitig, ändern. Die Anzeige der Verzögerung wird ausgegeben, was dem Benutzer ermöglicht, Verstärkung und Verzögerungen numerisch einzugeben.
Bezug nehmend auf die 36–38 werden Methoden zum Unterbrechen der Struktur der Dachhimmelmembran veranschaulicht, um die Schwingungsübertragung entweder zu den angrenzenden Klangzonenabschnitten oder zu den anderen Grenzen der Dachhimmelmembran so wie zum Beispiel der Konsole, Kuppellampen, Sonnenblende, etc. zu minimieren.
Einige repräsentativen Methoden werden in den 36–38 gezeigt. Zum Beispiel wird das Sandwichpaneel gezeigt, bei dem die Ober- und Mittelschichten entweder geschnitten oder vertieft sind, um einen Biegepunkt in dem Paneel zu schaffen. Die Unterschicht könnte ebenso abgetrennt werden, so dass nur das Abdeckstoff-Abschlussmaterial zusammenhängend ist.
Das Treiber-Drehkreuz, d. h. die Kunststoffbeine der Führung 60, welche sich biegen, könnten so gestaltet und verbessert sein, um Belastung zu reduzieren und um die Dauerhaftigkeit zu erhöhen. Zwei Methoden könnten angewendet werden, um die Belastung in den biegsamen Beinen zu reduzieren, ohne den Frequenzgang der Führung 60 zu erhöhen. Wie in 39 veranschaulicht wird, besteht die erste Methode darin, die Beine 61' durch Schaffung eines sinusförmigen Wellenmusters zu verlängern. Dieses hauptsächlich ermöglicht einem dickeren, längeren Bein innerhalb desselben radialen Winkels implementiert zu werden.
Wie in 40 veranschaulicht wird, bedient sich die zweite Methode einer Verjüngung an einem Bein 61'', um es in der Mitte dünner zu machen und um die Belastung gleichmäßiger in dem Bein 61'' zu verteilen. Die Form, die in 40 gezeigt wird, weist Oberkanten- und Bodenkantenprofile auf, welche einer Kosinusfunktion mit einem Bodenprofil folgen, welches zu dem Oberprofil gespiegelt ist. Mit anderen Worten beginnt das Bein 61'' dick (die Spitze der Kosinuswelle) und erreicht seinen dünnsten Punkt (die andere Spitze der Kosinuswelle) in der Mitte.
Bezug nehmend auf 41 wird ein Isoliermaterial zur Verwendung mit einem Dachhimmel veranschaulicht. 41 veranschaulicht den mit einer Einkerbung versehenen Dachhimmel aus 36 zusammen mit der Standard-Fasermattenisolierung. Die Isolierung könnte Fiberglas oder ein anderes benutzerfreundliches Material mit bevorzugten Klangabsorptionseigenschaften sein.
Bezug nehmend auf 42 und 43 wird ein Paar von Graphen veranschaulicht, die Kompressionseffekte zeigen. Vier Kurven werden in jeder der Graphen aus 42 und 43 veranschaulicht. Die Kurven zeigen den SPL bei vier ansteigenden Eingangspegeln. In einem linearen System sollten diese über die Frequenz des Bereiches um dasselbe ansteigen, aber in Fällen, wo ein großes strahlendes Paneel von zu kleinen Lufträumen gestützt wird, erhöht sich die SPL nicht linear mit ansteigender Leistung. Somit zeigen die Kurven die unteren und oberen Enden fortlaufend um 3 dB pro Eingabepegeländerung ansteigen, während das mittlere Band nicht mit derselben Rate ansteigt.
Durch Implementierung ordentlicher Kompensation (Pegel abhängig von der Abstimmung) kann mehr Leistung an Frequenzen des mittleren Bandes zugeführt werden, um zu kompensieren und um zu einem gleichmäßigen Frequenzgang zu führen, wenn die Lautstärke erhöht wird, wie in 43 veranschaulicht wird.
In anderen Worten wird das signalverarbeitende Schaltkreisschema der vorliegenden Erfindung zur Entzerrung des Dachhimmel-Audiosystems verwendet, um die Nicht-Linearität des Dachhimmel-Lautsprechersystems auszugleichen. Bei niedrigen Pegeln wird eine Abstimmungskurve auf das Tonsignal angewendet, um den Frequenzgang des Dachhimmel-Lautsprechers bei diesen Pegeln zu ergänzen. Sobald jedoch die Signalpegel ansteigen, ändert sich die Form des Frequenzgangs des Dachhimmel-Lautsprechers. Um dies auszugleichen, ändert sich auch die Abstimmungskurve, die auf das Signalverarbeiten angewendet wird. Dies kann ebenso verwendet werden, um die Nicht-Linearität des menschlichen Hörsystems auszugleichen (wie es in einigen Heim-Audiosystemen gemacht wird).
Das Verfahren und das System der vorliegenden Erfindung verlassen sich auf akustische Eigenschaften des Dachhimmel-Materials, so dass die „Koinzidenzfrequenz" über dem höchsten Frequenzsignal liegt, das dem Dachhimmel zugeführt wird, wohingegen die meisten Paneelstrahler optimiert sind, um über deren Koinzidenzfrequenz zu arbeiten, um die Effizienz zu erhöhen. Die Materialien des Dachhimmels sind optimiert, um die Eigenschaften für eine lokale Strahlungseffizienz zu optimieren, aber auch um die Biegewellengeschwindigkeit niedrig genug zuhalten, dass das Klangbild und die Kanaltrennung optimiert werden. Vorzugsweise weisen die Materialien der Lautsprecherpaneele eine Koinzidenzfrequenz von höher als 12 KHz auf.
Bezug nehmend auf 44 wird eine Ansicht veranschaulicht, die ähnliche zu 2 ist, welche nicht nur ein Stereosystem (auf der rechten Seite der Figur) zeigt, sondern auch ein Dolby 5.1 System (auf der linken Seite der Figur). Wie vorstehend erwähnt wurde, ist das System der Erfindung dynamisch rekonfigurierbar, um Vielkanal-Betriebsarten einzubeziehen. Die Signalquelle und die Abstimmung auf jedem Kanal von 2 werden zum Zwecke der Einfachheit nicht in 44 gezeigt.

Claims

Ein Tonsystem zur Verwendung in einem Fahrzeug (16), welches ein Dach aufweist, wobei das System einschließt: einen Dachhimmel (11), welcher eingerichtet ist, angrenzend an das Dach so angebracht zu werden, dass derselbe unterhalb des Daches liegt und das Dach in Bezug auf den Blick abdeckt, wobei der Dachhimmel (11) eine obere Oberfläche und eine schallabstrahlende untere Oberfläche aufweist; eine Quelle (15) von Tonsignalen; ein Feld von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12), welche an der oberen Oberfläche des Dachhimmels (11) abgestützt sind; eine Signalverarbeitungsschaltung (17), welche mit den Baugruppen (12) verbunden ist zum Verarbeiten von Tonsignalen, um verarbeitete Tonsignale zu erhalten, wobei die Baugruppen (12) die verarbeiteten Tonsignale in mechanische Bewegung von entsprechenden Zonen des Dachhimmels (11) umsetzen, dadurch gekennzeichnet, dass – der Dachhimmel (11) aus einem Material hergestellt ist, welches ausreichend steif und von geringer Dichte ist, so dass der Dachhimmel (11) akustische Leistung in den Innenraum des Fahrzeugs (16) mit einem Frequenzbereich abstrahlt, welcher durch eine untere Grenze von 100 Hz oder weniger und eine obere Grenze von 12 kHz oder mehr festgelegt ist und dass die verarbeiteten Tonsignale bei einem unteren Ende des Frequenzbereichs zu den verarbeiteten Tonsignalen bei den mittleren und hohen Enden des Frequenzbereichs angeglichen sind, und – jede der elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) einen Magneten (25) zum Aufbau eines magnetischen Feldes in einem Spalt (26), welcher innerhalb der Baugruppe (12) ausgebildet ist, ein Führungselement (29) und ein Federelement (22) einschließt, wobei das Federelement eine Resonanzfrequenz unterhalb der unteren Grenze des Frequenzbereichs aufweist, wenn dasselbe in seiner Baugruppe (12) eingebaut ist und mit seinem entsprechenden Führungsselement (29) zur federnden Abstützung seines entsprechenden Magnetes (25) oberhalb der oberen Oberfläche des Dachhimmels (11) verbunden ist.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei das Fahrzeug (16) eine Windschutzscheibe aufweist und wobei das Feld der elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) mindestens eine Reihe von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) einschließt, welche an die Windschutzscheibe angrenzen und wobei die mindestens eine Reihe von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) 12,7 bis 76,2 cm (5 bis 30 Inch) vor einer erwarteten Position eines Passagiers in dem Innenraum des Fahrzeugs (16) angeordnet ist.
Das System gemäß Anspruch 2, wobei die mindestens eine Reihe von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) 30 cm bis 60 cm vor der erwarteten Position des Passagiers angeordnet ist.
Das System gemäß Anspruch 2, wobei die mindestens eine Reihe von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) mindestens zwei elektromagnetische Wandlerbaugruppen (12) einschließt, welche so beabstandet sind, dass dieselben mit dem linken und rechten Ohr des Passagiers in der erwarteten Position des Passagiers übereinstimmen.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei jede der elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) eine Spule (27) einschließt, welche sich in Bezug auf den Magneten (25) in Reaktion auf die verarbeiteten Tonsignale bewegt, eine Basis (23, 40) einschließt, welche fest an dem Dachhimmel (11) an der oberen Oberfläche angebracht ist und elektrisch mit der Signalverarbeitungsschaltung (17) verbunden ist, und ein Führungselement (29) einschließt, welches elektrisch mit der Spule (27) verbunden ist und abnehmbar an der Basis (23) angebracht ist zur Abstützung der Spule (27) in dem Spalt (26), und wobei die Spulen (27) elektrisch mit der Signal verarbeitungsschaltung (17) verbunden sind, wenn die Führungselemente (29) an deren entsprechenden Basen (23, 40) befestigt sind.
Das System gemäß Anspruch 5, wobei jeder der Magnete (25) ein Permanentmagnet hoher Energie (25) ist.
Das System gemäß Anspruch 6, wobei jeder der Permanentmagnete von hoher Energie (25) ein Magnet aus seltenen Erden (25) ist.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei das Feld von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) eine vordere Reihe von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen, welche 13 cm bis 76 cm vor der erwarteten Position eines Passagiers in dem Inneren des Fahrzeugs (16) angeordnet sind und eine hintere Reihe von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) einschließt, welche hinter der erwarteten Position des Passagiers angeordnet ist, wobei die Signalverarbeitungsschaltung (17) die Tonsignale, welche mit der hinteren Reihe der elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) verbunden, sind in Bezug auf die Tonsignale, welche mit der vorderen Reihe der elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) verbunden sind, verzögert.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei das Feld elektromagnetischer Wandlerbaugruppen (12) vollständig an der oberen Oberfläche des Dachhimmels (11) abgestützt ist.
Das System gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend mindestens einen Lautsprecher (14, 18), welcher mit der Signalverarbeitungsschaltung (17) verbunden ist und so eingerichtet ist, dass derselbe im Inneren des Fahrzeugs (16) vor einer erwarteten Position eines Passagiers und unterhalb des Dachhimmels (11) angeordnet wird.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei das Dachhimmelmaterial einen Biegemodul zwischen 10⁷ PA und 4·10⁹ PA und eine Dichte zwischen 100 und 800 kg/m³ aufweist.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei die elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) nach rechts und links, vorne und hinten in Bezug auf die erwartete Position der Passagiere in dem Inneren des Fahrzeugs (11) beabstandet sind, um ein geeignetes Tonbild für die Passagiere zu erzeugen.
Das System gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend mindestens einen Lautsprecher (14, 18), welcher vor der erwarteten Position der Passagiere unterhalb des Dachhimmels (11), jedoch nicht in Türen, Stoßplatten oder unter einer Konsole des Fahrzeugs (16) angeordnet ist.
Das System gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Niederfrequenzlautsprecher (13), welcher unterhalb des Dachhimmels (11) in dem Innenraum des Fahrzeugs (16) angeordnet ist.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei das Feld vordere und hintere Baugruppen (12) aufweist und wobei die hintere elektromagnetische Wandlerbaugruppe (12) mit verarbeiteten Tonsignalen verbunden ist, welche in Bezug auf die verarbeiteten Tonsignale, welche mit jeder der vorderen elektromagnetischen Wandlerbaugruppe (12) verbunden sind, zeitverzögert sind.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei die Tonsignale durch die Signalverarbeitungsschaltung (17) mit kopfbezogenen Übertragungsfunktionen verarbeitet werden.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei die elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) nur an dem Dachhimmel (11) abgestützt sind.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei der Dachhimmel (11) selbsttragend ist.
Das System gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend einen halbnachgiebigen Befestigungsmechanismus, welcher eingerichtet ist, den Dachhimmel (11) an dem Dach entlang mindestens im Wesentlichen einer Randzone des Daches anzubringen.
Das System gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend einen halbnachgiebigen Befestigungsmechanismus, welcher eingerichtet ist, den Dachhimmel (11) an dem Dach entlang mindestens im Wesentlichen einer Randzone des Daches und an einem mittleren Abschnitt des Daches anzubringen.
Das System gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Tragestruktur zur Verstärkung des Dachhimmels (11).
Das System gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend einen vom Dachhimmel (11) unabhängigen Rahmen, um die Baugruppen (12) zu tragen.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei das Dachhimmelmaterial einen Biegemodul zwischen 10⁷ PA und 4·10⁹ PA und eine Dichte zwischen 100 und 800 kg/m³ aufweist und wobei das Dachhimmelmaterial aus einem einzigen Material oder aus zusammengesetzten Materialien hergestellt sein kann.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei die Steifigkeit und Dichte des Dachhimmelmaterials um den gesamten Rand des Dachhimmels (11) geändert wird, um zusätzliche Auslenkungen des gesamten Dachhimmels (11) zu ermöglichen, um eine bessere Wiedergabe für niedrige Frequenzen (< 200 Hz) der verarbeiteten Tonsignale zu schaffen.
Das System gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Faser (28) oder anderes Material, welches an der unteren Oberfläche des Dachhimmels (11) anhaftet, um ein kosmetisch akzeptables Erscheinungsbild des Systems zu schaffen.
Das System gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Faser oder anderes Material, welches an der unteren Oberfläche des Dachhimmels (11) anhaftet, zum Führen von Drähten über den Dachhimmel (11), um ein Vibrieren der Drähte zu verhindern, wenn dieselben in Berührung mit einem vibrierenden Dachhimmel (11) sind.
Das System gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend Tonsignaldrähte, welche in den Dachhimmel (11) eingebaut sind.
Das System gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend ein Material, welches an dem Dachhimmel (11) anhaftet, um hierdurch eine zusätzliche Masse oder Dämpfung oder Steifigkeit bereitzustellen, wodurch eine unerwünschte übermäßige Vibration, welche durch irgendwelche Resonanzen in dem Dachhimmelmaterial erzeugt wird, minimiert wird.
Das System gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend Glasfaser oder anderes passendes Material, welches zwischen dem Dachhimmel (11) und dem Dach angeordnet ist, um unerwünschte akustische Reflexionen von dem Dach zu minimieren, um stehende Wellen zu minimieren, welche in einem Hohlraum, der zwischen dem Dachhimmel (11) und dem Dach besteht, aufgebaut werden, und um zu verhindern, dass das Feld von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) mit dem Dach in Eingriff kommt.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei eine elektromagnetische Wandlerbaugruppe (12) für eine lokale Tonzone zwischen 12,7 und 76,2 cm (5 und 30 Inch) vor einer erwarteten Ohrposition eines Passagiers angeordnet ist.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei mindestens eine der elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) unmittelbar an dem Dachhimmel (11) angebracht ist.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei jede der elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) eine Unterbaugruppe (20, 21, 25, 27, 22, 29, 70) einschließt, welche Schwingungseigenschaften aufweist und eingerichtet ist, an der oberen Oberfläche des Dachhimmels (11) in Position eingeschraubt, eingeschnappt oder verspannt zu werden, wobei die Schwingungseigenschaften von jeder der Unterbaugruppen in Hinblick auf ihre Leistung und Qualität vor deren Einbau in den Dachhimmel (11) geprüft werden kann.
Das System gemäß Anspruch 32, wobei jede der Baugruppen (12) eine Basis (40) einschließt, welche fest an dem Dachhimmel (11) angebracht ist und eine bajonettartige Kupplung (46, 71) einschließt zum abnehmbaren Befestigen der entsprechenden Unterbaugruppe derselben an der Basis (40) derselben, und wobei jede Kupplung (46, 71) einen elektrischen Kontakt zwischen einem Leiter (24), welcher mit der Schaltung (17) verbunden ist und deren entsprechender Unterbaugruppe herstellt.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei die verarbeiteten Tonsignale, welche an jede elektromagnetische Wandlerbaugruppe (12) geliefert werden müssen zu alternativen elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) geführt werden können, um unterschiedliche Tonbild- und Leistungsziele zu erreichen, wobei die verarbeiteten Tonsignale Monosignale, Stereosignale oder Vielkanalsignale sind.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei ein akustisches Mittelkanalsignal in einem Vielkanalaufbau durch Senden eines verarbeiteten Mittelkanalsignals sowohl zu linkskanaligen als auch rechtskanaligen elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) in einer Reihe von elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) und Verwendung von mechanischem Mischen des Dachhimmels (11) erreicht wird, um den Dachhimmel (11) zwischen den linkskanaligen und den rechtskanaligen elektromagnetischen Wandlerbaugruppen (12) als einen Mittelkanallautsprecher zu bewegen.
Das System gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend ein verträgliches Material, welches zwischen den Baugruppen (12) und dem Dach angeordnet ist.
Das System gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend mindestens ein Mikrofon (30), welches in dem Innenraum des Fahrzeugs für Kommunikation innerhalb der Kabine und außerhalb der Kabine (Mobiltelefon, digital, etc.) angeordnet ist.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei die verarbeiteten Tonsignale globale oder lokale Fahrzeugwarnungen repräsentieren, welche zu dem gesamten oder zu örtlichen inneren Abschnitten des Fahrzeugs geliefert werden.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei die Signalverarbeitungsschaltung (17) adaptive Filtertechniken verwendet, um automatischen Systemabgleich durchzuführen.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei jedes Gebiet in dem Innenraum des Fahrzeugs (16) getrennt abgeglichen werden kann.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei der Dachhimmel (11) eine relativ hohe Coinzidenzfrequenz aufweist, um die Kanaltrennung zu maximieren, ein genaues Tonbild bereitzustellen und Verzerrungen zu minieren und wobei die Koinzidenzfrequenz größer als 12 kHz ist.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei die Tonsignale mit Transauraltechniken verarbeitet werden, um das Tonbild zu erweitern oder zu verengen.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei der Dachhimmel (11) eine Struktur aufweist, welche an einer Biegung gebrochen ist, um die Übertragung von mechanischer Bewegung über die Biegung hinweg zu minimieren.
Das System gemäß Anspruch 1, wobei das System eine Frequenzgangform aufweist, wobei die Signalverarbeitungsschaltung (17) die Form einer Angleichungskurve verändert, welche auf die Tonsignale angewandt wird basierend auf dem Signalpegel der Tonsignale, um die Frequenzgangform relativ konstant zu halten, wenn sich der Signalpegel der Tonsignale ändert.