Das Fahrzeug als Klangkörper: Continental präsentiert innovative Audiotechnik für Fahrzeuge

Inspiriert von der Funktionsweise von Saiteninstrumenten hat Continental die Audiotechnik für Fahrzeuge von Grund auf neu erfunden. Das Technologieunternehmen ersetzt herkömmliche Lautsprecher durch Aktuatoren, die Schall erzeugen, indem sie bestimmte Oberflächen im Fahrzeug in Schwingung versetzen. Das lautsprecherlose Audiosystem bietet traditionellen Technologien gegenüber einige Vorteile: Bei einem deutlich niedrigeren Gewicht und erheblich reduziertem Einbauvolumen sowie geringerem Stromverbrauch liefert die neue Lösung von Continental eine exzellente Akustik. Experten wie der renommierte Geigenbaumeister und studierte Physiker Martin Schleske, der eine Werkstatt in Landsberg betreibt, bescheinigen dem System eine herausragende Klangqualität.

Mit dem Schritt, Fahrzeuge ohne Lautsprecher mit Klang zu erfüllen, hat Continental eine große Herausforderung gemeistert. Unabhängig vom Fahrzeugsegment stellen Fahrer zumeist hohe Ansprüche an das Audiosystem eines Fahrzeugs. Aus diesem Grunde benötigen gängige Audiosysteme üblicherweise mehrere Lautsprecher und Kanäle, um ein dreidimensionales Klangerlebnis zu erzeugen. Die Integration der einzelnen Soundquellen stellt Fahrzeugdesign und -konstruktion häufig vor Herausforderungen.

„Im Zeitalter von Elektrofahrzeugen suchen Automobilhersteller nach innovativen Lösungen, um das Gewicht ihrer Fahrzeuge drastisch zu reduzieren und mehr Platz für die Insassen und neue Technologien zu schaffen“, erläutert Johann Hiebl, Leiter des Geschäftsbereichs Infotainment & Connectivity von Continental. „Dieses Ziel darf aber nicht zulasten von Design und Klangqualität gehen. Unser Ansatz besteht darin, das Fahrzeug selbst als Instrument zu betrachten. Wir verwenden kompakte Aktuatoren, um bestimmte Oberflächen zum Schwingen zu bringen und so ein natürliches 3D-Klangerlebnis zu erzeugen.“ Die Herausforderung besteht darin, dass äußerst breit gefächerte Kenntnisse im Bereich NVH vonnöten sind, um eine herausragende Akustik zu erzielen. „Normalerweise erstreckt sich das Wissen von Experten entweder auf Fahrzeuge oder auf Akustik. Continental verfügt über Fachwissen in beiden Bereichen unter einem Dach und bringt zudem das Know-how für die Fertigung mit.“

Verglichen mit gängigen High-End-Audioanlagen für Fahrzeuge ist mit einer lautsprecherlosen Lösung ein zehnmal kleineres oder sogar noch geringeres Systemvolumen möglich und das Gewicht der Anlage lässt sich auf einen Bruchteil des Gewichts von Lösungen mit Lautsprechern reduzieren. Diese unsichtbare Fahrzeug-Audiotechnik kann in alle Fahrzeugmodelle integriert werden – von der High-End-Limousine bis hin zum kleinen Elektrofahrzeug.

Das Fahrzeug als Instrument

Herkömmliche High-End-Audiosysteme setzen sich aus Hochton-, Mittelton- und Tieftonlautsprechern zusammen, die oft als typische Lautsprecherfront daherkommen. Die eigentliche Gestaltung der Innenoberflächen wird so unterbrochen, wovon Designer häufig nicht begeistert sind. „Außerdem ist es schlicht nicht nötig, Lautsprecher mit schwingenden Membranen einzubauen, wenn im Fahrzeug schon alle erforderlichen Oberflächen vorhanden sind“, fügt Dimitrios Patsouras, Leiter des Kompetenzzentrums NVH bei Continental Engineering Services, hinzu. Hinter dem unsichtbaren Audiosystem steckt die Idee, solche unnötigen zusätzlichen Bauteile zu vermeiden und stattdessen die vorhandenen Teile so zu nutzen, dass noch bessere Ergebnisse erzielt werden.

Die Schallwellen werden durch kompakte Aktuatoren erzeugt, die dem Kern eines herkömmlichen Lautsprechers ähneln. Diese Wandler bestehen aus einem Magneten und einer Spule, welche Mikroschwingungen erzeugen. Anstelle der schwingenden Membran eines gängigen Lautsprechers werden von den Wandlern allerdings im Fahrzeug bereits vorhandene, größere Bauteile und Oberflächen erregt, um Klang abzustrahlen. „Wenn man sich zum Vergleich beispielsweise eine Geige vorstellt, dann entspricht der Wandler dem Bogen und den Saiten. Der Steg der Geige entspricht der Lage und der Verbindung des Wandlers zur Oberfläche, welche wiederum den Klangkörper bildet“, erläutert Patsouras.

Für die drei benötigten Hauptfrequenzbereiche bieten sich jeweils bestimmte Elemente im Fahrzeuginnenraum an. „Die A-Säule eignet sich für hohe Frequenzen, wohingegen die Türverkleidungen die richtigen Eigenschaften für die Erzeugung der mittleren Frequenzen aufweisen. Ähnlich wie bei der Lautsprechertechnik verwenden wir große Bauteile wie die Dachauskleidung oder die Heckablage, um niedrige Frequenzen zu erzeugen“, so Patsouras.

Um einen guten 3D-Klang zu erreichen, benötigen konventionelle High-End-Audiosysteme häufig zwischen 10 und 20 oder gar noch mehr Lautsprecher. Aufgrund der Konstruktion eines herkömmlichen Lautsprechers wiegt das System dadurch meist über 15 Kilogramm und bringt es insgesamt auf ein Einbauvolumen von zehn bis 30 Liter. Das lautsprecherlose Audiosystem von Continental kommt je nach Ausführung mit einem Gewicht von einem Kilogramm aus und benötigt ein Einbauvolumen von gerade einmal einem Liter. „Der größte Vorteil ist jedoch die Qualität des Klangs. Sogar Experten, die besonders genau hinhören, sind voll des Lobes für die Akustik unserer unsichtbaren Anlage“, freut sich Patsouras.

In einem Demonstrationsfahrzeug führt Continental darüber hinaus die Skalierbarkeit des Systems vor: Eine günstige Einsteigeranlage mit drei Audiokanälen kann zu einer Anlage aus dem mittleren Preissegment mit vier bis sechs Kanälen und schließlich zu einer Premium-Lösung mit bis zu zwölf Kanälen aufgerüstet werden. Bei Letzterer werden sogar die Vordersitze als Klangkörper genutzt, um die Wahrnehmung des Basses zu verstärken und Mitfahrern auf den Rücksitzen ein völlig neues Klangerlebnis zu ermöglichen. Die lautsprecherlose Audiolösung braucht somit sogar den Vergleich mit einer High-End-Lautsprecheranlage eines Premium-Herstellers nicht scheuen.

Potenzial für funktionale Audioanwendungen

Die lautsprecherlose Technologie bietet auch Potenzial für weitergehende Anwendungen: Sie kann als Schallquelle für die Interaktion zwischen Mensch und Maschine dienen, wie beispielsweise bei Navigationsanweisungen oder Tonsignalen. „Die lautsprecherlose Technologie kann auch im Rahmen der Mensch-Maschine-Interaktion eingesetzt werden, wobei sich der zusätzliche Vorteil ergibt, dass der Ton an der Stelle erzeugt werden kann, auf die sich die Aufmerksamkeit des Fahrers richten sollte. Wir sind der Ansicht, dass das lautsprecherlose System ein großes Potenzial für funktionale Audiokonzepte birgt“, resümiert Patsouras.

Continental wird seine Multimedia-Produkte auch auf der Internationalen Automobil-Ausstellung (IAA) in Frankfurt/Main vorstellen (Halle 5.1, Stand A07/A08).