ITTO960065A1

ITTO960065A1 - SOUNDPROOFING SYSTEM FOR VEHICLES.

Info

Publication number: ITTO960065A1
Application number: IT96TO000065A
Authority: IT
Inventors: Giacomo Ruspa
Original assignee: Ricerche Fiat Soc Cons P A Cen
Priority date: 1996-02-01
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 1997-08-01
Also published as: ITTO960065A0; IT1284361B1

Abstract

Sistema di fonoriproduzione per veicoli dotati di un sistema di controllo anti - rumore comprendente attuatori/trasduttori piezoelettrici applicati a parti di carrozzeria e connessi operativamente a mezzi di eccitazione per pilotare vibrazioni di tali parti di carrozzeria atte a contrastare fenomeni acustici disturbanti. Il sistema di fonoriproduzione utilizza elementi di emissione sonora vibranti costituiti dalle stesse parti di carrozzeria, le quali sono connesse ai mezzi di amplificazione del sistema di fonoriproduzione attraverso gli stessi attuatori/trasduttori piezoelettrici del sistema di controllo anti - rumore del veicolo. Durante la fonoriproduzione, il sistema produce effetti di avvolgimento del campo sonoro all'interno dell'abitacolo del veicolo.Sound reproduction system for vehicles equipped with an anti - noise control system comprising piezoelectric actuators / transducers applied to body parts and operatively connected to excitation means to drive vibrations of these body parts capable of counteracting disturbing acoustic phenomena. The sound reproduction system uses vibrating sound emission elements made up of the same body parts, which are connected to the amplification means of the sound reproduction system through the same piezoelectric actuators / transducers as the vehicle noise control system. During sound reproduction, the system produces sound field winding effects inside the vehicle interior.

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo : DESCRIPTION of the industrial invention entitled:

"Sistema di fonoriproduzione per veicoli" "Sound reproduction system for vehicles"

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce in generale ai sistemi di fonoriproduzione , comprendenti un fonorilevatore (per il rilevamento di una registrazione sonora da un sopporto a disco o a nastro magnetico) o a fonoricevitore (un apparecchio radio), mezzi di amplificazione e mezzi di emissione sonora ad elementi vibranti. The present invention refers in general to sound reproduction systems, comprising a sound detector (for detecting a sound recording from a disc or magnetic tape support) or a sound receiver (a radio device), amplification means and sound emission means to elements vibrant.

Tradizionalmente in tali sistemi di fonoriproduzione i mezzi di emissione sonora sono costituiti da uno o più altoparlanti con diaframmi vibranti attivati da appositi trasduttori-attuatori per l’irradiazione dell'energia sonora. Tali altoparlanti presentano una configurazione più o meno costruttivamente complessa e comunque normalmente costosa e ingombrante, e la loro installazione particolarmente nel caso di impianti di fonoriproduzione installati a bordo di veicoli (autovetture, autobus, veicoli industriali, trattori e macchine movimento terra, aeromobili, veicoli su rotaia etc.) è relativamente complicata e vincolata agli spazi disponibili. Inoltre le prestazioni acustiche dei sistemi di fonoriproduzione convenzionali installati a bordo di veicoli sono sensibilmente penalizzate rispetto al caso di analoghi sistemi di fonoriproduzione utilizzati, ad esempio, in ambienti domestici. Questi limiti derivano dalla rumorosità di fondo dell'abitacolo e, in misura assai più rilevante, dal fatto che all'interno dell'abitacolo i mezzi di emissione sonora (altoparlanti convenzionali), le superfici riflettenti e gli ascoltatori sono in genere fra loro molto ravvicinati. Onde sonore dirette e riflesse dalle superfici arrivano quasi contemporaneamente alle orecchie degli occupanti del veicolo, per cui si viene a perdere quell'importante effetto chiamato campo diffuso, che caratterizza ambienti di dimensioni maggiori. Per ovviare a questo inconveniente, ovvero per creare situazioni di campo diffuso, è possibile introdurre ritardi fra i vari diffusori acustici, in modo da creare effetti di riverbero artificiali. Questi sistemi sono tuttavia complicati, e per lo più originano nell'ascoltatore effetti non naturali, e quindi poco graditi. Traditionally, in these sound reproduction systems, the means of sound emission consist of one or more loudspeakers with vibrating diaphragms activated by special transducers-actuators for the irradiation of sound energy. These loudspeakers have a more or less constructively complex configuration and in any case normally expensive and bulky, and their installation particularly in the case of sound reproduction systems installed on board vehicles (cars, buses, industrial vehicles, tractors and earthmoving machinery, aircraft, vehicles on rail etc.) is relatively complicated and constrained to the available space. Furthermore, the acoustic performance of conventional sound reproduction systems installed on board vehicles are significantly penalized with respect to the case of similar sound reproduction systems used, for example, in domestic environments. These limits derive from the background noise of the passenger compartment and, to a much more significant extent, from the fact that inside the passenger compartment the means of sound emission (conventional loudspeakers), the reflecting surfaces and the listeners are generally very close to each other. . Direct and reflected sound waves from the surfaces arrive almost simultaneously to the ears of the vehicle occupants, so that the important effect called diffuse field, which characterizes larger rooms, is lost. To overcome this drawback, or to create diffuse field situations, it is possible to introduce delays between the various acoustic speakers, in order to create artificial reverberation effects. However, these systems are complicated, and mostly originate unnatural effects in the listener, and therefore unwelcome.

La domanda di brevetto italiana n. T095A000857 (non pubblicata alla data di deposito della presente domanda), a nome della stessa Richiedente, prevede di utilizzare, come mezzi di emissione sonora ad elementi vibranti, componenti della struttura di un veicolo e, più in particolare, parti della sua carrozzeria. Secondo la domanda di brevetto sopra menzionata, tali parti di carrozzeria sono operativamente connesse ai mezzi di amplificazione attraverso mezzi attuatori-trasduttori piezoelettrici di eccitazione . The Italian patent application n. T095A000857 (not published at the filing date of this application), in the name of the same Applicant, envisages the use of components of the structure of a vehicle and, more particularly, parts of its bodywork as a means of sound emission with vibrating elements. According to the aforementioned patent application, these body parts are operationally connected to the amplification means by means of piezoelectric excitation actuator-transducer means.

La presente invenzione costituisce un perfezionamento della suddetta idea di soluzione, con particolare riferimento ad veicoli dotati in modo noto di un sistema di controllo anti-rumore comprendente mezzi attuatori/trasduttori di tipo piezoelettrico applicati a parti di carrozzeria e connessi operativamente a mezzi di eccitazione per pilotare vibrazioni delle parti di carrozzeria atte contrastare fenomeni acustici disturbanti di tali parti di carrozzeria. The present invention constitutes an improvement of the aforesaid solution idea, with particular reference to vehicles equipped in a known way with an anti-noise control system comprising actuator / transducer means of the piezoelectric type applied to body parts and operatively connected to excitation means for drive vibrations of the body parts to counteract disturbing acoustic phenomena of these body parts.

A tale effetto, la presente invenzione prevede un sistema di fonoriproduzione per veicoli del tipo sopra definito, la cui caratteristica principale risiede nel fatto che gli elementi vibranti che costituiscono i mezzi di emissione sonora del sistema sono costituiti dalle suddette parti di carrozzeria, le quali sono connesse a detti mezzi di amplificazione attraverso gli stessi mezzi attuatori/trasduttori di tipo piezoelettrico del suddetto sistema di controllo anti-rumore del veicolo. To this effect, the present invention provides a sound reproduction system for vehicles of the type defined above, the main characteristic of which lies in the fact that the vibrating elements which constitute the sound emission means of the system are constituted by the aforementioned body parts, which are connected to said amplification means through the same actuator / transducer means of the piezoelectric type of the aforementioned anti-noise control system of the vehicle.

In pratica, secondo l'invenzione, i medesimi attuatori/trasduttori piezoelettrici agiscono simultaneamente sia per la cancellazione di fenomeni acustici disturbanti, attraverso il sistema di controllo anti-rumore, sia per l'emissione di segnali musicali o simili, quali quelli generati da un* autoradio o da un lettore di nastri magnetici o di CD, da un televisore e altro . In practice, according to the invention, the same piezoelectric actuators / transducers act simultaneously both for the cancellation of disturbing acoustic phenomena, through the anti-noise control system, and for the emission of musical signals or the like, such as those generated by a * car stereo or a magnetic tape or CD player, a television and more.

Secondo una forma di attuazione preferita dell’invenzione, le suddette parti di carrozzeria comprendono pannelli di lamiera delle fiancate e del tetto del veicolo, per cui il sistema di fonoriproduzione secondo l’invenzione produce nel funzionamento effetti di avvolgimento dell'interno dell'abitacolo del veicolo da parte del campo sonoro. According to a preferred embodiment of the invention, the aforementioned body parts comprise sheet metal panels of the sides and roof of the vehicle, so that the sound reproduction system according to the invention produces, in operation, rolling effects of the interior of the passenger compartment of the vehicle. vehicle by the sound field.

Tali parti di carrozzeria possono anche inoltre comprendere il pavimento del veicolo. Such body parts may also further comprise the vehicle floor.

Gli attuatori/trasduttori piezoelettrici utilizzati nel sistema di controllo anti-rumore e, secondo l'invenzione, simultaneamente nel sistema di fonoriproduzione , sono costituiti in modo noto da piastrine piezoelettriche incollate solidalmente alle lamiere della carrozzeria, le quali vengono fatte vibrare ed emettono, sotto forma di onde acustiche, l'energia vibrazionale acquisita attraverso tali piastrine piezoelettriche . The piezoelectric actuators / transducers used in the anti-noise control system and, according to the invention, simultaneously in the sound reproduction system, consist in a known way of piezoelectric plates integrally glued to the body plates, which are made to vibrate and emit, underneath form of acoustic waves, the vibrational energy acquired through such piezoelectric plates.

Poiché, come detto, gli attuatori/trasduttori piezoelettrici possono essere posizionati su qualsiasi parte di carrozzeria del veicolo, purché sostanzialmente piana, è possibile ricreare all'interno dell'abitacolo del veicolo interessanti effetti nel campo sonoro, così sintetizzabili : Since, as mentioned, the piezoelectric actuators / transducers can be positioned on any part of the vehicle bodywork, as long as it is substantially flat, it is possible to recreate interesting effects in the sound field inside the vehicle interior, which can be summarized as follows:

- effetto di avvolgimento (scatola sonora): quest’effetto è ottenibile attraverso una registrazione sonora in quanto tutte le pareti del veicolo si comportano da diffusori acustici. Potenzialmente tutta la scocca può partecipare alla generazione del campo sonoro. - wrapping effect (sound box): this effect can be obtained through a sound recording as all the walls of the vehicle act as acoustic speakers. Potentially the whole body can participate in the generation of the sound field.

- effetto di avvolgimento sovrapposto ad effetto stereo: - wrapping effect superimposed on stereo effect:

quest'effetto è ottenibile in presenza di registrazione stereo binaurale. Il segnale relativo a ciascun canale viene inviato separatamente ad esempio sulle lamiere delle fiancate del veicolo. Quest'effetto può essere esteso anche al caso quadrifonico, ma in questo caso andrebbero interessante oltre alle fiancate anche il pianale ed il tetto del veicolo. this effect is obtainable in the presence of binaural stereo recording. The signal relating to each channel is sent separately, for example on the vehicle side plates. This effect can also be extended to the quadraphonic case, but in this case, in addition to the sides, the floor and the roof of the vehicle should also be interesting.

. - effetto teatro: . - theater effect:

qualora la registrazione venga effettuata in un teatro utilizzando un manichino binaurale, è possibile con buona fedeltà riprodurre quanto percepito da un ascoltatore in una particolare situazione acustica dovuta all'ambiente in cui viene registrato il messaggio sonoro, inviando separatamente il segnale binaurale alle pareti laterali del veicolo, dopo aver apportato mediante opportuni filtri le correzioni di crossover . L'effetto in questione è garantito dal fatto che l'abitacolo del veicolo presenta caratteristiche di assorbimento acustico molto elevate, e quindi non "colora" il campo sonoro registrato per effetto di riverberi aggiuntivi dovuti all'ambiente in cui viene riprodotto il suono. if the recording is made in a theater using a binaural manikin, it is possible with good fidelity to reproduce what is perceived by a listener in a particular acoustic situation due to the environment in which the sound message is recorded, by sending the binaural signal separately to the side walls of the vehicle, after making the crossover corrections using suitable filters. The effect in question is guaranteed by the fact that the passenger compartment of the vehicle has very high sound absorption characteristics, and therefore does not "color" the recorded sound field due to the effect of additional reverberations due to the environment in which the sound is reproduced.

Gli effetti sopra elencati, assai piacevoli e naturali, sono evidentemente conseguenza del fatto che le lamiere di carrozzeria che circondano il passeggero all’interno dell'abitacolo vibrano e generano in toto il campo sonoro. In pratica la posizione della sorgente sonora non è percepibile, e quindi si perdono gli effetti di direzionalità (per lo più falsa) inevitabilmente associati alla posizione degli altoparlanti convenzionali, che sono in numero finito. Tuttavia, secondo quanto chiarito in precedenza, viene salvaguardato l'effetto stereofonico, qualora previsto in fase di registrazione . The effects listed above, very pleasant and natural, are evidently a consequence of the fact that the body plates that surround the passenger inside the passenger compartment vibrate and generate the sound field in its entirety. In practice, the position of the sound source is not perceptible, and therefore the directionality effects (mostly false) inevitably associated with the position of conventional speakers, which are finite in number, are lost. However, according to what has been clarified above, the stereophonic effect is safeguarded, if foreseen during the recording phase.

Ulteriori effetti positivi derivanti dalla configurazione del sistema di fonoriproduzione secondo l'invenzione consistono nella brillantezza e nella chiarezza dei suoni emessi. Grazie alla presenza di una elevata e ben equilibrata densità modale ad alta frequenza, si percepisce una qualità di suono brillante, ma non metallica. Infatti eventuali effetti metallici sono drasticamente ridotti dalla presenza dei materiali di rivestimento all'interno dell'abitacolo, che smorzano e assorbono l'energia acustica associata alle onde sonore ad alta frequenza. D’altra parte, la prontezza di risposta vibrazionale delle lamiere si traduce in una notevole chiarezza del suono nei transitori di attacco. Further positive effects deriving from the configuration of the sound reproduction system according to the invention consist in the brilliance and clarity of the emitted sounds. Thanks to the presence of a high and well balanced high frequency modal density, a bright but not metallic sound quality is perceived. In fact, any metallic effects are drastically reduced by the presence of the lining materials inside the passenger compartment, which dampen and absorb the acoustic energy associated with high-frequency sound waves. On the other hand, the quickness of the vibrational response of the plates translates into a remarkable clarity of the sound in the attack transients.

Naturalmente la configurazione generale ed i particolari di attuazione del sistema di fonoriproduzione per veicoli secondo il trovato potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione così come definita nelle rivendicazioni che seguono. Naturally, the general configuration and the details of implementation of the sound reproduction system for vehicles according to the invention may widely vary with respect to what has been described, without thereby departing from the scope of the present invention as defined in the following claims.

Claims

CLAIMS 1. Sound reproduction system for vehicles, equipped with an anti-noise control system comprising actuator / transducer means of the piezoelectric type applied to body parts and operationally connected to excitation means to drive vibrations of the body panels designed to counteract disturbing acoustic phenomena of said body parts, said sound reproduction system comprising sound detector or sound receiver means, amplification means and sound emission means with vibrating elements, characterized in that said vibrating elements are constituted by the aforementioned body parts, which are connected to said amplification means through the same actuator / transducer means of the piezoelectric type of said vehicle anti-noise control system.

2. Sound reproduction system according to claim 1, characterized by the fact that said body parts comprise panels of the sides and the roof of the vehicle, so that the sound reproduction system produces, in operation, effects of wrapping the interior of the vehicle passenger compartment by of the sound field.

3. Sound reproduction system according to claim 2, characterized in that said body parts further comprise the floor of the vehicle.

4. Sound reproduction system substantially as described and illustrated and for the specified purposes.