带柔性端口的外部耦合扬声器组件

技术领域

实施方案涉及一种带有用于车辆中的外部耦合扬声器的柔性端口的扬声器组件。

背景技术

汽车音频系统通常包括多个扬声器，所述多个扬声器位于车辆内部内的各个位置中，诸如位于乘客舱或行李厢中。典型的扬声器位置可能包括门面板或内部装饰面板。低频扬声器(也被称为低音扬声器或超低音扬声器)通常位于行李厢、行李架隔板中、后排座椅下方、底盘下方或车辆的其他车架元件中。

在外部耦合超低音扬声器(ECS)中，可以省略扬声器壳体，因为扬声器的正面和背面通过车辆面板或车架元件彼此隔离。在声学方面，ECS配置被称为“无限障板(infinitebaffle)”，从而允许优化低频扩展和最大化带宽，同时消除对大型密封或倒相式低音扬声器(vented-box subwoofer)箱的需求。这种方法在不牺牲声学性能的情况下为车辆内部的音频提供一种非常紧凑且重量有效的布置。

典型的ECS配置包括支撑扬声器的金属或塑料框架，以及连接到框架并将音频波从扬声器后部排放到车辆外部的后箱或声音耦合器。当前的实施方式涉及用于与外部车身面板对接的刚性塑料导管，其中刚性导管被模制成声音耦合器的一部分或者通过诸如焊接的方法组装到耦合器上。

发明内容

在一个或多个实施方案中，一种用于车辆的扬声器组件包括扬声器，所述扬声器具有第一侧和相对的第二侧，其中所述扬声器被配置为生成声学信号，所述声学信号具有被引导到所述车辆的内部中的前波和朝向所述车辆的外部引导的后波。所述扬声器组件还包括耦合器，所述耦合器设置在所述扬声器的所述第二侧上，所述耦合器包括用于接收所述扬声器的入口部分以及出口部分。柔性端口可移除地连接到所述耦合器，所述柔性端口包括被布置成连接到所述耦合器的所述出口部分的入口端、被布置成连接到外部车身面板中的开口的出口端，以及在所述入口端与所述出口端之间延伸的纵长主体，所述柔性端口被配置为将所述后波传输到所述车辆的外部。

在一个或多个实施方案中，所述柔性端口是可压缩和可膨胀的，并且可以具有波纹配置。所述耦合器的所述出口部分和所述柔性端口的所述入口端可以各自具有圆形横截面，并且所述耦合器的所述出口部分和所述扬声器可以沿着公共轴线布置。在一个或多个实施方案中，所述耦合器的所述出口部分和所述柔性端口的所述入口端中的一者包括多个间隔开的止动器，并且另一者包括多个间隔开的孔口以用于接收所述多个间隔开的止动器以便将所述柔性端口可移除地附接到所述耦合器。所述柔性端口的所述出口端可以包括与柔性突片间隔开的凸缘，其中所述外部车身面板被接收在所述凸缘与所述柔性突片之间以将所述柔性端口固定到所述外部车身面板。在一个或多个实施方案中，所述扬声器组件可以包括垫圈，所述垫圈被布置成设置在所述柔性端口的所述出口端与所述外部车身面板之间，并且可以包括屏蔽构件，所述屏蔽构件被布置成接收在所述柔性端口的所述出口端上。

在一个或多个实施方案中，一种用于车辆的外部耦合扬声器组件包括超低音扬声器，所述超低音扬声器安装在内部车身面板中的开口中并且具有朝向所述车辆的内部设置的第一侧和相对的第二侧，其中超低音扬声器被配置为生成具有被引导到所述车辆的内部中的前波和朝向所述车辆的外部引导的后波的声学信号。耦合器设置在所述超低音扬声器的所述第二侧上，所述耦合器包括用于接收所述超低音扬声器的入口部分以及出口部分，其中所述耦合器的所述出口部分和所述超低音扬声器沿着公共轴线布置。柔性端口可移除地连接到所述耦合器，所述柔性端口包括被布置成连接到所述耦合器的所述出口部分的入口端、被布置成连接到外部车身面板中的开口的出口端，以及在所述入口端与所述出口端之间延伸的纵长主体，其中所述柔性端口是可压缩的和可膨胀的并且被配置为将所述后波传输到所述车辆的外部。

在一个或多个实施方案中，一种在车辆中安装扬声器组件的方法包括提供扬声器组件，所述扬声器组件包括：扬声器，所述扬声器被配置为生成声学信号，所述声学信号具有被引导到所述车辆的内部中的前波和朝向所述车辆的外部引导的后波；耦合器，所述耦合器具有入口部分和出口部分；以及柔性端口，所述柔性端口具有入口端、出口端和在其间延伸的纵长主体。所述方法还包括将所述扬声器耦合到所述耦合器的所述入口部分；将所述柔性端口的所述入口端可移除地连接到所述耦合器的所述出口部分；以及将所述柔性端口的所述出口端可移除地连接到外部车身面板中的开口以将所述后波传输到所述车辆的外部。

在一个或多个实施方案中，所述柔性端口的所述入口端可以沿着第一轴线连接，并且所述柔性端口的所述出口端可以沿着偏离所述第一轴线的第二轴线连接。所述柔性端口可以具有波纹配置，所述波纹配置在安装期间是可压缩的和可膨胀的。所述方法还可以包括将所述扬声器安装在所述车辆的内部车身面板中的开口中，将屏蔽构件设置在所述柔性端口的所述出口端上，以及将垫圈设置在所述柔性端口的所述出口端与所述外部车身面板之间。

附图说明

图1是安装在障板中以生成进入车辆的内部中的前声波和去往车辆的外部的后声波的外部耦合扬声器的示意图；

图2是车辆的示意图，其示出了根据一个或多个实施方案的扬声器组件，所述扬声器组件包括耦合器和柔性端口，所述柔性端口将扬声器的第二侧连接到车辆的外部；

图3是根据一个或多个实施方案的耦合器与附接的柔性端口的透视图；

图4是图3的耦合器和柔性端口的分解视图；

图5是图3的耦合器和附接的柔性端口的横截面视图；

图6是根据一个或多个实施方案的耦合器和柔性端口的示例性安装配置的示意性横截面视图；

图7是根据一个或多个实施方案的耦合器和端口入口端沿着第一轴线相对于端口出口端和外部车身面板开口的第二轴线的示例性位置的示意图；

图8是根据一个或多个实施方案的耦合器和端口入口端以及外部车身面板开口的另一个示例性位置的示意图；

图9是根据一个或多个实施方案的耦合器与柔性端口之间的附接的放大透视图；

图10是图9的附接的固定耦合器和柔性端口的横截面视图；

图11是根据一个或多个实施方案的柔性端口与屏蔽构件之间的附接的放大透视图；

图12是图11的附接的柔性端口和屏蔽构件的横截面视图；以及

图13是固定到外部车辆面板并结合垫圈的柔性端口的横截面视图。

具体实施方式

根据需要，本文中公开了本发明的详细实施方案；然而应理解，所公开的实施方案仅仅是本发明的可以体现为不同和替代形式的示例。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的具体结构细节和功能细节不应当被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。

首先参考图1，示出了其中安装有扬声器102的车辆100的示意图。在该图示中，扬声器102布置在障板104(诸如车身面板)中，所述障板在车辆内部106与车辆外部108之间形成屏障。障板104可以包括其中布置有扬声器102的开口或腔体。在一个或多个实施方案中，扬声器102可以是超低音扬声器或低音扬声器并且可以是汽车音频系统的一部分。可以理解，汽车音频系统可以包括多个扬声器，但是本文仅示例性地示出了一个扬声器102。

提供低频声音的扬声器(诸如超低音扬声器或低音扬声器)需要较大的箱体积。一般来说，超低音扬声器通常发出的声音在20Hz至200HZ之间，而传统的低音扬声器通常发出的声音在40Hz至400Hz之间。如果扬声器102位于车辆内部106与车辆外部108之间的车辆100的车架或底盘中，则可以省略其他必要的扬声器壳体。

图2示出了扬声器组件110在车辆100中的示例性安装位置，诸如在与后围侧板相邻的行李厢中。尽管在本文中相对于汽车被示出和描述扬声器组件110的安装，但是应当理解，扬声器组件110在其他类型的车辆中的实施方式也是完全可以预期的。

扬声器组件110包括安装在车辆100中的扬声器102，扬声器102具有面向车辆内部106的第一侧112和相对的第二侧114。扬声器102被配置为生成声学信号，所述声学信号具有被引导到车辆100的内部106中的前波116(图1)和被引导远离车辆100的内部106并朝向车辆100的外部108的后波118(图1)。扬声器102包括用于生成前波116和后波118的隔膜或音盆120，其中音盆120可以由纸、纸复合材料/叠层、诸如聚丙烯或填充有矿物质/纤维的聚丙烯的塑料或其他合适的材料形成。内部扬声器格栅122可以覆盖扬声器102的第一侧112处的音盆120并且可以从车辆内部106可见。扬声器102可以安装在障板中，诸如安装在内部车身面板126中的开口124内。

继续参考图2并且还参考图3至图6，本文公开的扬声器组件110还包括设置在扬声器102的第二侧114上的耦合器128和被布置成附接到耦合器128并朝向车辆外部108延伸的柔性端口130。耦合器128和柔性端口130与车辆外部108流体连通并且被布置成将后波118传输到车辆外部108和外部环境。耦合器128包括邻近扬声器102的第二侧114设置的入口部分132和被布置成连接到柔性端口130的出口部分134。耦合器128可以由诸如塑料或金属材料的任何合适的材料构成。

图5示出了扬声器组件110的横截面视图，其中扬声器102附接到耦合器128的入口部分132，其中入口部分132例如可以紧固到扬声器102或与其一体形成。入口部分132可以具有大致椭圆形或圆形配置以对应于扬声器102的配置，但是其他形状也是可以预期的。在一个或多个实施方案中，耦合器128的出口部分134可以具有圆形横截面。耦合器128可以包括一个或多个从其延伸的安装臂136，以用于将耦合器128紧固到内部车身面板126或车辆100的车架元件。

再次参考图2至图6，柔性端口130具有纵长主体138，其中入口端140被布置成附接到耦合器出口部分134，并且出口端142被布置成附接到车辆100的外部车身面板146中的开口144，所述开口与大气流体连通。例如，外部车身面板146中的开口144可以设置在车辆100的后围侧板或轮室中，或另一合适的位置中。在替代实施方案中，开口144可以被隐藏或从车辆100的外部不易看到，而是隐藏在车身装饰面板或其他金属薄板下，同时仍与周围环境流体连通。

在一个或多个实施方案中，柔性端口130的入口端140和出口端142可以各自具有比纵长主体138更小的直径。如图所示，柔性端口130可以具有大致圆形横截面，但是不限于这种配置，并且柔性端口130的横截面积可以沿着其长度是恒定的或可变的。入口端140的横截面积可以大于耦合器出口部分134的横截面积，使得耦合器出口部分134可以如下所述至少部分地接收在入口端140中，但是不限于这种布置。

柔性端口130被构造成是可弯曲的、可膨胀的和可压缩的。在一个或多个实施方案中，柔性端口130、具体是纵长主体138可以具有波纹配置并且可以包括单个材料层或多个层。柔性端口130可以由诸如但不限于EPDM(乙烯丙烯)、氯丁橡胶、腈、硅树脂或碳氟化合物的任何合适的材料构成。任选地，如果需要，可以在内部空间148内于内部车身面板126与外部车身面板146之间设置一个或多个支撑支架(未示出)，以沿着柔性端口130的长度支撑所述柔性端口(如果需要)。

柔性端口130可以诸如通过按压配合或滑动接合而容易且牢固地连接到耦合器128。如图9和图10中最佳地所示，耦合器出口部分134可以包括在其外表面上的多个间隔开的止动器150。相应地，柔性端口130的入口端140可以包括多个间隔开的孔口152，以用于在入口端140附接到并接收在耦合器出口部分134上时接收止动器150。当然，入口端140可以替代地包括诸如在其内表面上的止动器，并且耦合器出口部分134可以包括用于将柔性端口130耦合到耦合器128的孔口。在其他实施方案中，入口端140可以经由粘合剂、紧固件、焊接或其他方式附接到耦合器出口部分134，或者柔性端口130可以与耦合器128形成为单件。

当扬声器102的第二侧114经由柔性端口130与车辆100的外部108上的大气流体连通时，扬声器102被认为具有无限障板。因为从扬声器102的第二侧114发出的声波被阻止进入车辆内部106并且因此不会干扰从扬声器102的第一侧112发出的声波，所以可以减少扬声器102中的非期望共振。另外，开放环境或无限障板的另一个益处是，因为扬声器102的第二侧114通向外部大气，所以减少了音盆120中的应变。结果，扬声器102可以在车辆内部106中产生低频范围的更高声压级(SPL)。

耦合器128和柔性端口130的尺寸可以被选择为与扬声器102的大小和参数成比例。在一个或多个实施方案中，希望耦合器128和柔性端口130的体积最小化，耦合器128和柔性端口130的横截面积最大化，并且耦合器128和柔性端口130的长度(从扬声器102的第二侧114到外部车身面板146的长度)被最小化。可以选择这些参数以加强理想化的无限障板条件，这将是耦合器128和柔性端口130具有零体积、零长度和与扬声器102的音盆120相同的横截面积。在一个或多个实施方案中，可以操纵柔性端口130的体积和长度来调整和控制扬声器组件110的调谐频率。

尽管在本文中示出和描述了耦合器128和柔性端口130的特定配置，但是应当理解，耦合器128和柔性端口130不限于这些配置，并且这些部件的其他几何形状、长度和面积是可以预期的并且可以被选择以优化声学信号到特定车辆100的内部106的传输。

在当前的ECS实施方式中，尤其是当耦合器和端口部件是刚性的并且一体模制在一起时，耦合器出口部分134的轴线通常必须偏离扬声器102及其马达154(图5)的轴线，以便刚性耦合器和端口能够跨越内部车身面板126中的开口124与外部车身面板146中的开口144之间的距离和轨迹，以及内部空间148中的介于内部车身面板126与外部车身面板146之间的任何障碍物。另外，对于基于车辆级封装的不同程序，出口部分轴线可以相对于扬声器或马达轴线位于不同的位置和角度。在轴线未对齐的情况下，作用在音盆120上的力的不平衡可能由于扬声器102的操作期间的气压不均而发生，这可能导致音盆120倾斜和摇摆，而不是垂直于马达轴线移动，进而导致音圈摩擦马达154的静止部分并生成外来噪声。

为了获得最佳的声学性能，出口部分134和扬声器102及其马达154优选地沿着公共轴线156对齐，使得柔性端口130也将沿着本文中公开的耦合器128和柔性端口130的公共轴线156对齐，如图5中所描绘。柔性端口130可以适应耦合器128与外部车身面板146中的开口144之间的任何偏移、角度或障碍物，使得耦合器出口部分134可以始终沿着公共轴线156与马达154对齐，而不管扬声器类型为何。因此，所有耦合器128可以具有出口部分134(以及柔性端口130的连接)的标准位置，所述耦合器与马达154同轴。

取决于车辆100内的安装位置，可能需要将内部车身面板126中的开口124定位在与外部车身面板146中的开口144的位置未竖直和/或水平对齐的位置中。参考图6至图8，本文公开的柔性端口130允许内部车身面板开口124与外部车身面板开口144之间的偏移或角度。如图所示，柔性端口130的入口端140可以沿着第一轴线160(例如，公共轴线156)布置，并且柔性端口130的出口端142可以沿着第二轴线162布置，其中第二轴线162偏离第一轴线160。

本文公开的柔性端口130可以被配置为具有纵长主体138、入口端140和出口端142的标准大小和形状。此外，柔性端口130可以用于内部车身面板126与外部车身面板146之间的不同距离以及开口124、144的第一轴线160和第二轴线162之间的不同偏移，因此兼容多种车辆程序。因而，可以创建标准零部件，而不必为每个不同的扬声器和/或车辆定制不同的柔性端口130。

柔性端口130的模块化还允许优化内部车身面板开口124和外部车身面板开口144的放置。客户(OEM)将有开口124、144的期望放置的要求，其中每个开口124、144的放置可能不沿着与如上所述的轴线相同的轴线对齐。由于本文公开的柔性端口130可以适应开口124、144的偏移放置，因此在考虑到功能和美观两者的情况下，为客户提供了更多的自由来放置开口124、144。

在其中这些零部件被注塑模制为整体结构的当前的ECS耦合器和端口配置中，诸如图7和图8中所示的示例的底切端口形状将是不可能的，因为这些形状会导致模锁状况或需要帮助才能从模具中取出零部件。本文公开的柔性端口130有利地可以形成复杂的弯曲配置，因此比以前的刚性模制零部件更通用。

为了确保来自外部环境的水不会进入车辆内部106，希望柔性端口130的出口端142与外部车身面板146之间的界面是防水的。如图13所示，出口端142可以包括与柔性突片166间隔开的凸缘164。在一个或多个实施方案中，出口端142可以通过将出口端142从内部车身面板126与外部车身面板146之间的内部空间148插入穿过外部车身板开口144而安装到外部车身面板146上，使得柔性突片166移动经过外部车身面板146并将外部车身面板146捕获在突片166与凸缘164之间。环形垫圈168可以耦合到凸缘164的下侧，可以耦合到外部车身面板146的内表面170，或者以其他方式插入凸缘164与外部车身面板146的内表面170之间。垫圈168可以由例如PVC泡沫材料或可以为外部车身面板146提供防水密封并且能够压缩的其他合适的材料构成。

在具有刚性零部件的现有ECS系统中，可能不容易适应由于部件的公差叠加导致的车辆尺寸变化，并且车辆尺寸变化可能导致不均匀的垫圈压缩，由于垫圈提供的密封不足而引起的潜在的漏水问题和/或潜在的无建造条件。本文公开的柔性端口130将容许此类部件尺寸变化，提供垫圈168的均匀且标准压缩，而不管车辆公差为何。

与部件一体形成或焊接在一起的当前ECS系统相比，柔性端口130允许更容易地组装扬声器组件110的部件。因为柔性端口130是与耦合器128分离的部件并且可以弯曲、扭曲、膨胀和压缩，所以极大地方便了安装。在一个或多个实施方案中，柔性端口130的出口端142可以首先安装到外部车身面板146，随后柔性端口130的入口端140可以诸如通过将入口端140延伸穿过内部车身面板126中的开口124安装到耦合器128，之后扬声器102(和耦合器128)可以安装到内部车身面板126。这种顺序的优点是无需在内部车身面板126与外部车身面板146之间的受限内部空间148中安装部件，并且由于端口130的柔性本质而成为可能。例如，在安装过程期间，柔性端口130可以被拉伸或膨胀以将端口130附接在耦合器128与外部车身面板146之间，并且当安装完成时，柔性端口130可以压缩或恢复到静止长度。

柔性端口130的出口端142可以被布置成接收屏蔽构件172，如图11和图12所示。屏蔽构件172可以为大致圆形并且包括由外缘176围绕的网状材料174(金属或另一种合适的材料)。屏蔽构件172的大小设计成接收在柔性端口130的出口端142上，其中出口端142在其外表面上包括多个间隔开的止动器178。相应地，屏蔽构件172的外缘176可以包括多个间隔开的孔口180，以用于在屏蔽构件172附接到出口端142上时接收止动器178。当然，屏蔽构件172可以替代地包括诸如在其内表面上的止动器178，并且柔性端口130的出口端142可以包括用于将屏蔽构件172耦合到出口端142的孔口180，或者屏蔽构件172和出口端142可以通过其他方式耦合。有利地，屏蔽构件172可以组装到柔性端口130的出口端142而无需插入模制或热熔。

屏蔽构件172可以用作外部格栅，和/或噪声、振动和粗糙度(NVH)(声波电阻)材料和/或防风雨材料，以及用于阻止动物(例如，啮齿动物)在柔性端口130或耦合器128内部筑巢。在NVH能力方面，屏蔽构件172可以提供与外部大气的噪声隔离，同时允许扬声器102与外部环境之间的流体连通，减少非期望的共振并最大程度地减少外部噪声或阻止外部噪声进入车辆100。在防风雨能力方面，屏蔽构件172还可以保护扬声器102的第二侧114免于暴露于经受环境风雨，这在诸如水、雪、冰、热或颗粒物(泥浆、泥土、岩石)等极端条件期间会出现问题。与屏蔽构件172集成或分离的单独的NVH和/或防风雨材料也是可以预期的。通过使用本文公开的用于如上所述的不同扬声器102和车辆100的标准大小的柔性端口130，屏蔽构件172和垫圈168两者也可以针对所有扬声器组件110进行标准化。

尽管上文描述了示例性实施方案，但是并不意图这些实施方案描述本发明的所有可能形式。而是，说明书中所使用的词语是描述而非限制的词语，并且应理解，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种改变。另外，各种实施实施方案的特征可以结合起来以形成本发明的另外的实施方案。