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Die Erfindung beschreibt eine kostengünstige, verzerrungsarme Abstrahleinrichtung für elekt- roakustische Wandler, die solcherart aufgebaut ist, dass Klangverfälschungen durch Biegeschwin- gungen und Laufzeitdifferenzen, insbesondere Verfälschungen durch stehende Wellen, mit gerin- gem Aufwand vermieden werden. Die Abstrahleinrichtung verfügt zusätzlich über einfach herstell- bare Einrichtungen zur verstärkten Tieftonwiedergabe, wobei diese sekundären Schallaustrittsöff- nungen in den Herstellungsprozess des rückseitigen Rohres integriert werden. Diese Erfindung stellt eine Weiterführung der Anmeldung A889/95 dar, wobei unter Aufrechterhaltung der darin geoffenbarten Vorteile insbesondere die verstärkte Tieftonwiedergabe ermoglicht werden soll.
(Weiters wird die Unterdrückung stehender Wellen explizit optimiert.)
Gemäss der Anmeldung A889/95 besteht die einfachste Ausführung einer solchen Abstrahlen- nchtung nach Figur 1 lediglich aus zwei Teilen : nämlich aus der Schallwand bzw. dem Lautspre- cherträger und aus dem Rohrgehäuse (33), das auch als Ständer fungiert. Rückseitige Rohrge- häuse, welche die Lautsprecher abschliessen, sind dabei so ausgeführt, dass einerseits die Rohr- achsen nicht normal auf die Ebenen der rückseitigen Abschlussflächen der Rohrgehäuse stehen, andererseits die Schnittflächen der Rohrmäntel die Aufstellfläche gänzlich berühren, sodass auch ohne separate rückseitige Rohrabschlüsse geschlossene Volumina geschaffen würden
Dieses Verfahren nach der Anmeldung A889/95 bietet folgende Vorteile :
1.
Durch das erwähnte Rohrprofil und dessen obere und untere Schnittflächenanordnungen wird die Ausbildung stehender Wellen unterdrückt.
2. Durch das Rohrprofil werden Biegeschwingungen minimiert.
3 Die hinter dem Lautsprecher angeordnete Schnittfläche des Rohres ist so ausgeführt, dass auch ohne separates Abschlussstück ein geschlossenes Volumen geschaffen wird, da die Schnittfläche des Rohres die Aufstellfläche gänzlich berührt. Dies ermöglicht ne- ben der Ständerfunktion des Rohres eine rationelle Herstellung.
4. Die schrägen Rohrschnitte ermöglichen die Einstellung der Schallwandneigung, sodass
Phasenunterschiede verschiedener an der Schallwand angeordneter Lautsprecher weit- gehend kompensiert werden.
5. Durch die Neigung wird weiters das Abstrahlverhalten also die mit wachsender Frequenz zunehmende Bündelung der Schallwellen in Richtung der Lautsprecherachse berück- sichtigt.
6. Neben der vielfältigen Positionierungsmöglichkeiten können mit verschiedenen, unter- einander verbindbaren (Rohr-) Modulen beispielsweise auch Hornstrahler realisiert wer- den.
Ziel der Erfindung ist es, durch ein entsprechend verlaufendes (Rohr-) Profil stehende Wellen noch besser zu unterdrücken. Zusätzlich wird mit Hilfe einfach herstellbarer, sekundärer Schallöffnungen eine Bassverstärkung erzielt, wobei diese Öffnungen vorzugsweise nahe der rückseitigen Abschlussflache angeordnet sind. (Die hier beschriebenen sekundären Schallöffnungen sind sowohl mit den in der Anmeldung A 889/95 beschriebenen als auch mit den hier geoffenbarten Rohrge- häusen kombinierbar). Diese Öffnungen können in einfacher Weise in den Prozess zur Herstellung des Rohres bzw. des Rohrmoduls einbezogen werden und ersparen zumeist die Herstellung eines separaten Tunnels bzw. Trichtermundes.
Die Anordnung dieser sekundären Schallöffnungen gewährleistet weiters einen umlenkungsfreien, strömungsgünstigen Schallaustritt und den für die kräftige Tieftonwiedergabe nötigen hohen Strahlungswiderstand.
Folgende negative Phänomene sollen vermieden oder zumindest abgeschwächt bzw. unterdrückt werden :
1. Bei den meist quaderförmigen Lautsprechergehäusen bilden sich zwischen einander gegenüberliegenden, parallelen Wänden stehende Wellenpakete aus, die entsprechend der ausbreitungsfähigen Moden zu Resonanzen im Gehäuseinneren führen und zusätzlich die Membranbewegung negativ beeinflussen. Die Biegeschwingungen der Gehäusewande bewirken einerseits eine Reduktion des Wirkungsgrades, anderseits erzeugen sie eine Frequenzmodulation der stehenden Wellen.
2. Durch die Montage der Lautsprecherchassis auf eine ebene Schallwand liegen die aktiven akustischen Zonen der Chassis im allgemeinen nicht in einer (vertikalen) Ebene, sodass storende Laufzeit- bzw. Phasenunterschiede entstehen.
3. Die vom Lautsprecher ausgehenden Primärwellen werden von Sekundärwellen beein-
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flusst, deren Ausbildung und Ablösung zeitverzögert zur Primärwelle hauptsächlich an den Gehäu- sekanten erfolgt.
4. Wegen der Abweichung des Abstrahlverhaltens vom idealen Kugelstrahler auf Grund der
Schallbündelung in Richtung der Mittelachse des Lautsprechers bei mittleren und hohen Frequenzen sollten jene Lautsprecher bzw. die Schallwand so ausgerichtet sein, dass die schmalen Schall- kegel den Hörer erreichen Bel grossen Stand-, aber auch Regalboxen ist es daher schwierig, die
Box auch so zu positionieren, dass die Schallquelle direkt auf den Zuhörer gerichtet ist. Dies ist am ehesten mit Hilfe separater, in horizontaler und vertikaler Richtung schwenkbarer Boxenstander zu realisieren. Ansonsten erfordern Standboxen eine zur Vertikalen geneigte Schallwand, sodass die
Lautsprecherachse genau auf den Zuhörer gerichtet ist.
Dabei würden allerdings die Seitenwande der Box von der im allgemeinen verwendeten rechtwinkeligen Form abweichen und so zu einer Verteuerung deren Herstellung führen.
Für die angeführten Probleme existieren zahlreiche, dem Stand der Technik entsprechende
Lösungen, die jedoch meist erheblichen Aufwand erfordern :
Der Einfluss der Schallbündelung bzw. der Richtcharakteristik nach Punkt 4 kann durch die Verwendung von Hornlautsprechern, durch Satellitensysteme, durch Schwenkemnchtungen oder durch schräge Schallwände reduziert bzw vermieden werden.
Die Ausbildung von Sekundärwellen nach Punkt 3 kann durch gerundete oder abgeschrägte Gehäusekante oder mit Hilfe von Kugelgehäusen vermieden werden
Laufzeitunterschiede nach Punkt 2 können durch gestufte oder besser durch schrage bzw. nicht lotrecht stehende Schallwände minimiert werden.
Der Einfluss stehender Wellen nach Punkt 1 kann durch das Einbringen von Dämmaterial in das Gehäuseinnere reduziert werden, ohne aber die eigentliche Ursache des Phänomen zu beseitigen. Dies führt bei Bassreflexboxen zur unerwünschten Verschlechterung des Wirkungsgrades. Mit sehr hohem Aufwand wird hingegen, insbesondere bei transparenten Gehäusen, die Ausbildung stehender Wellen durch Verwendung spezieller Gehäusegeometrien vermieden. So wird nach der Patentschrift DE-3721886C2 Acrylglas als transparentes Gehäusematerial verwendet, wobei zur Vermeidung stehender Wellen unter anderem pyramiden- oder kegelförmige Gehäuse vorgeschlagen werden. Wie in Figur 3 der zitierten Patentschrift dargestellt, wird zur Aufnahme der Lautsprecher ein in den Kegel integriertes ebenes Wandsegment benötigt.
Dieses kann durch Planfräsen des Kegelmantelsegmentes (unrealistisch grosser Wandstärke) oder durch Ausschneiden und Verkleben mit einem entsprechenden vorgefertigten Stück hergestellt werden. In Figur 1 dieser Patentschrift wird weiters ein zylindnsches, dem Stand der Technik entsprechendes Bassreflexrohr gezeigt.
Um die Ausbildung stehender Wellen überhaupt zu vermeiden, dürfen keine Flächenelemente gleichen Abstandes einander gegenüberliegen. Bei Pyramidengehäusen mit gerader Seitenflachenzahl existieren für jede Höhe linienhafte Flächenelemente gleichen Abstandes, die einander gegenüberliegen. Bei einem Zylindergehäuse existieren fur jede Höhe und jeden Querschnittsoder Kreiswinkel gegenüberliegende Flächenelemente gleichen Abstandes, Infinitesimal betrachtet, existieren hier unendlich viele solcher Anordnungen mit unendlich kleinen Flachen. Beim Kegel gilt dies bei hinreichend grossem Öffnungswinkel nur für jeweils einen Höhenabschnitt. Bei elliptischem Querschnitt existieren ausser der Haupt- u. Nebenscheitel je Höheneinheit Kombinationen mit jeweils zwei gegenüberliegenden Punktepaaren gleichen Abstandes.
(Vorteilhafterweise betragen hier der Elnfalls- und Reflexionswinkel lediglich bei den Scheiteln neunzig Grad. ) Diese gewünschten Eigenschaften werden auch von Querschnitten aus zusammengesetzten Ellipsenbogen oder Kurven höherer Ordnung erfüllt.
Idealerweise bestimmt die Ellipse den Querschnitt und der Konus den (Höhen-) Verlauf eines verzerrungsfreien Gehäuses in Achsrichtung : Das optimale Gehäuse weist also elliptischen Querschnitt auf, wobei sich der Querschnittverlauf zusätzlich konisch verjüngt bzw erweitert. Die Herstellung solcher Gehäuse kann durch rollen (und verschweissen) biegsamen Plattenmaterials aus Kunststoff, Metall und (geschichtetem) Holz erfolgen, wobei zur rationellen Fertigung auch Gussund Ziehverfahren zweckmässig erscheinen.
Die einfachste Ausführung einer solchen Abstrahlennchtung besteht lediglich aus den zwei Teilen : Figur 1 zeigt eine Zweiwegkombination mit beliebi- gen Hochtöner (1) und einem Konusmittel- oder Konustieftonlautsprecher (3), wobei das geschlossene Gehäuse des Lautsprechers (3) durch ein wie oben beschriebenes rückwartiges Rohr (33)
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gebildet wird, das mit der Schallwand verschraubt, verklebt, oder mit der Schallwand in einem
Stück gegossen bzw. extrudiert werden kann.
(Selbstverständlich kann unter Verwendung eines Breitbandlautsprechers auf den Hochtöner verzichtet werden.) Gemäss der Anmeldung A 889/95 ist die Ausführung des rückwärtigen Rohres ein wesentliches
Merkmal des Patentgegenstandes : Neben der Unterdrückung stehender Wellen und der Funktion als Ständer wird ohne rückseitigen Abschluss durch vollständige Berührung der Schnittfläche mit der Aufstellfläche ein geschlossenes Volumen geschaffen Durch Modifikation dieser Schnittfläche soll nach dem erfindungsgemässen Vorschlag ohne zusätzlichen Materialaufwand eine verstärkte Basswiedergabe realisiert werden :
Neigt man das Rohr, sodass eine freie Spaltfläche zwischen Aufstellfläche und Rohrmantel entsteht, so ergibt sich eine verstärkte Basswiedergabe.
Für die Dimensionierung dieser Öffnung existiert ähnlich der Theorie nach Thiele und Small ein Optimum. Vergrössert man die Spaltöffnung bis zu diesen Mass, wächst der Schalldruck der abgestrahlten tiefen Frequenzen - eine weitere Vergrösserung hingegen verschlechtert die Klangeigenschaften. (Die Anwendung des"Transmissi- on Llne"-Prinzipes ist hingegen aufgrund der geringen Rohrlänge nur unzufriedenstellend realisierbar. ) Diese Spaltfläche kann nach Figur 2 durch einen entsprechenden Schrägschnitt (4) hergestellt werden. Der im Gegensatz zu Bassreflextunnels umlenkungsfreie Schallaustritt und die Schallführung durch die angrenzende Aufstellfläche (5), welche den Strahiungswiderstand günstig erhöht, bewirken eine überdurchschnittlich starke Abstrahlung tiefer Frequenzen.
Unter Anwendung einiger Herstellungsverfahren kann der Strahlungswiderstand mit geringem Aufwand weiter vergrössert werden : Nach Figur 3 wird beispielsweise durch ein Zieh- oder Gussverfahren eine muschelartige, sanfte Mundoffnung (8) mit allseits verlaufenden Krümmungsradien geformt. Der oben erwähnte Querschnittsverlauf, die Rohrschnitte und nahezu jede Mundöffnungsformen konnen in einem Herstellungsprozess erzeugt werden. Durch die Gestaltung der sekundären Schallöffnung behält das Rohr weiter die Funktion eines Ständers. Figur 4 zeigt eine Ausführung eines akustisch beidseitig belasteten Horns, wobei die Anpassung des Strahlungswiderstandes an der Vorderseite des Lautsprechers vorgenommen wird.
(Das Rohr kann natürlich an beiden Seiten mit Trichtermündern versehen sein.) Selbstverständlich ist unter Verwendung von entsprechend eingefügten und geformten Platten (11,12) der Aufbau von Bandpassgehäusen möglich. Die näherungsweise konische Erweiterung des rückseitigen Gehäuses mit idealerweise elliptischem Querschnitt kann nach Figur 5a zur Aufstellfläche oder nach Figur 5b zur Schallwand gerichtet sein. Der Querschnittverlauf nach Figur 5b erfordert bei sehr spitz auslaufendem Rohrende möglicherweise ein separates Mundstück, sollte beispielsweise die Ziehgrenze des Materials erreicht werden. Jedenfalls kann auch hier durch einen einfachen Gehäuseschnitt eine sekundäre Schallöffnung realisiert werden.
Unter Übereinstimmung der Lautsprecher- und Gehäuseparameter kann nach Figur 6 bei entsprechender Rohrneigung auch ein Schnitt normal zur Rohrachse zielführend sein.
Verwendet man nicht transparentes Material, so können die stehenden Wellen mit entsprechendem Füllmaterial, beispielsweise Naturwolle bedämpft werden. Dies erlaubt die Verwendung einfacherer rückseitiger, gegebenenfalls nur von ebenen Wänden begrenzten Gehäuse ; abgesehen vom Querschnitt und vom Querschnittsverlauf bleiben alle anderen die Erfindung kennzeichnenden Merkmale der Gesamtkombination erhalten. Schliesslich soll noch erwähnt werden, dass die Querschnittserweiterung nicht exakt konisch und/oder linear vorgenommen werden muss. Das Gehäuse kann auch in Modulbauweise hergestellt werden.
Bei den vorgeschlagenen Guss- oder Ziehverfahren kann das rückseitige Gehäuse gemeinsam mit der Rückseite der zweiteiligen Schallwand bzw. mit dem Lautsprecherträger hergestellt werden.
Die Vorderseite der zweiteiligen Schallwand erhält beispielsweise ein gerundetes Profil und trichterförmige Schallöffnungen. (Figur 7 zeigt eine Gesamtansicht. ) Die geteilte Schallwand ermöglicht die geschützte Unterbringung der Chassis sowie aller nötigen elektrischen Komponenten. Die Lautsprecher können an der Vorder- oder Rückseite montiert werden. Dabei ist die Kombination verschiedener Matenalien und ein modularer, mehrteiliger Aufbau der Schallwand selbst möglich
Zur Abgrenzung des Anmeldegegenstandes gegenüber den im Kfz-Bereich verwendeten Bassröhren werden im folgenden die vier wesentlichen Unterscheidungsmerkmale hervorgehoben :
1.
Diese Bassröhren werden zumeist im Kofferraum des Kfz montiert und unterstützen als Subwoofer weitere in der Fahrgastzelle befindliche Lautsprechersysteme. Im Subwooferbetrieb müssen keine stehenden Wellen unterdrückt werden, da bei der Übertragung tiefer Frequenzen bis
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zu einer Grenzfrequenz von 80 bis 300Hz wegen der im Verhältnis zur Wellenlänge kleinen Dimensionen der Röhre keine entsprechenden stehenden Wellen angeregt werden können. Auf Grund der Abmessungen würden stehende Wellen frühestens bei etwa 900 bis 1500 Hz auftreten.
Somit kann auf eine diesbezügliche Gehäusegestaltung zur Unterdrückung dieser Phänomene, z. B. auf das hier vorgeschlagene, abschrägte Rohrgehäuse verzichtet werden
2. Bei den Bassröhren kann keine Korrektur der Laufzeitdifferenzen gemäss der Übereinstimmung der Lage der akustischen Schwerpunkte mehrerer (für verschiedene Frequenzbereiche vorgesehene) Chassis vorgenommen werden ; was ohne elektronische Verzögerungsglieder In Hinblick auf die anderen im Passagierraum befindlichen Lautsprecherchassis auch widersinnig ware.
3. Da die Schallausbreitung von tiefen Frequenzen annähernd kugelförmig verläuft, ist keine Vorrichtung vonnöten, welche für eine ansonsten erforderliche Orientierung der entsprechenden Lautsprecherachsen zum Zuhörer sorgt. (Bei der Übertragung des gesamten Frequenzbereiches hingegen weicht das Polardiagramm von der Kugelcharakteristik ab und geht mit zunehmender Frequenz in eine immer stärker gerichtete, schmäler werdende Keulenform über.)
4. Nicht zuletzt muss die Bassröhre mit Hilfe separater Befestigungsteile montiert werden, wobei hingegen bei der hier vorgeschlagenen Abstrahleinrichtung das abgeschrägte Rohr gleichzeitig die Funktion eines Ständers bzw. einer Aufsteilhilfe übernimmt.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die hier angeführten Ausführungen bzw. Ausführungsformen, da jene lediglich die prinzipielle Bedeutung bzw. Funktion darstellen sollen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verzerrungsarme Abstrahleinrichtung für elektroakustische Wandler mit verstärkter Tief- tonwiedergabe, dadurch gekennzeichnet, dass rückseitige Rohrgehäuse, welche die
Lautsprecher abschliessen, so ausgeführt sind, dass einerseits die Rohrachsen nicht normal auf die Ebenen der rückseitigen Abschlussflächen der Rohrgehäuse stehen, andererseits die Schnittflächen der Rohrmäntel die Aufstellfläche gänzlich berühren, sodass ohne sepa- rate rückseitige Rohrabschlüsse geschlossene Volumina geschaffen werden, wobei das
Rohr ellipsenförmigen Querschnitt aufweist und sich der Querschnittsverlauf entlang der
Achse erweitert bzw. verjüngt.
2. Verzerrungsarme Abstrahleinnchtung für elektroakustische Wandler mit verstärkter Tief- tonwiedergabe, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahleinrichtung mit Hilfe einer
Schallwand und daran rückwärtig angeordneten Rohrgehäusen so aufgebaut wird, dass ein (oder mehrere) Lautsprecher (3) mit einem (oder mehreren) rückseitig an der Schallwand angeordneten Rohrgehäuse (n) abgeschlossen ist (sind), wobei die Rohrgehäuse (33) rückseitig so abgeschrägt sind, dass einerseits die Rohrachsen nicht normal auf die Ebe- nen der rückseitigen Abschlussflächen der Rohrgehäuse stehen, andererseits die Schnitt- flächen der Rohrmäntel die Aufstellfläche gänzlich berühren, sodass ohne separate rucksei- tige Rohrabschlüsse geschlossene Volumina geschaffen werden,
wobei das Rohr ellipsen- förmigen Querschnitt aufweist und sich der Querschnittsverlauf entlang der Achse erwei- tert bzw. verjüngt.
3 Verzerrungsarme Abstrahleinrichtung für elektroakustische Wandler mit verstärkter Bass- wiedergabe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder meh- rere rückseitige Rohrgehäuse so abgeschrägt sind, dass ein oder mehrere Rohrgehause als Ständer der Anordnung fungieren, wobei durch die eingestellte Neigung der Lautspre- cherebene bzw. der Schallwand, also durch die eingestellte Neigung der Ebene der prima- ren Schallaustrittsöffnung (en), bei entsprechender Lautsprecherpositionierung die Lauf- zeitdifferenzen mehrerer Chassis kompensiert werden.
4 Verzerrungsarme Abstrahleinrichtung für elektroakustische Wandler nach den Anspruchen
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das (die) Rohrgehause so ausgeführt ist (sind), dass die Rohrachse (n) nicht senkrecht zur Schallwand bzw. zur Lautsprecherebene steht (stehen).
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The invention describes an inexpensive, low-distortion radiation device for electro-acoustic transducers, which is constructed in such a way that sound distortions caused by bending vibrations and time differences, in particular distortions caused by standing waves, are avoided with little effort. The emitting device also has easy-to-manufacture devices for enhanced bass reproduction, these secondary sound outlet openings being integrated in the manufacturing process of the rear tube. This invention represents a continuation of the application A889 / 95, the increased bass reproduction in particular being to be made possible while maintaining the advantages disclosed therein.
(Furthermore, the suppression of standing waves is explicitly optimized.)
According to application A889 / 95, the simplest embodiment of such a radiation device according to FIG. 1 consists only of two parts: namely the baffle or the loudspeaker carrier and the tubular housing (33), which also functions as a stand. Rear pipe housings that close the loudspeakers are designed so that on the one hand the pipe axes are not normally on the levels of the rear end faces of the pipe housings, on the other hand the cut surfaces of the pipe jackets completely touch the installation surface, so that closed pipe ends are also closed without separate rear ends Volumes would be created
This procedure after registration A889 / 95 offers the following advantages:
1.
The formation of standing waves is suppressed by the aforementioned tubular profile and its upper and lower sectional surface arrangements.
2. The tube profile minimizes bending vibrations.
3 The cut surface of the pipe located behind the loudspeaker is designed so that a closed volume is created even without a separate end piece, since the cut surface of the pipe completely touches the installation surface. In addition to the stand function of the tube, this enables rational production.
4. The oblique pipe cuts allow the adjustment of the baffle incline so that
Phase differences of various loudspeakers arranged on the baffle are largely compensated for.
5. The inclination also takes into account the radiation behavior, ie the increasing concentration of the sound waves in the direction of the loudspeaker axis with increasing frequency.
6. In addition to the wide range of positioning options, horn radiators can also be implemented with various (tube) modules that can be connected to one another.
The aim of the invention is to suppress standing waves even better by means of a correspondingly running (tube) profile. In addition, bass amplification is achieved with the help of easily produced, secondary sound openings, these openings preferably being arranged near the rear end surface. (The secondary sound openings described here can be combined both with the pipe housings described in application A 889/95 and with the pipe housings disclosed here). These openings can easily be included in the process for producing the pipe or the pipe module and usually save the production of a separate tunnel or funnel mouth.
The arrangement of these secondary sound openings also guarantees a deflection-free, streamlined sound outlet and the high radiation resistance required for powerful bass reproduction.
The following negative phenomena should be avoided or at least mitigated or suppressed:
1. In the case of the usually cuboid loudspeaker housings, standing wave packets are formed between opposing, parallel walls, which lead to resonances in the interior of the housing in accordance with the modes that can propagate and additionally negatively influence the diaphragm movement. The bending vibrations of the housing walls reduce the efficiency on the one hand, and they generate frequency modulation of the standing waves on the other.
2. By mounting the loudspeaker chassis on a flat baffle, the active acoustic zones of the chassis are generally not in one (vertical) plane, so that there are disturbing runtime and phase differences.
3. The primary waves emanating from the loudspeaker are influenced by secondary waves.
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flows, the formation and detachment of which takes place with a time delay to the primary wave, mainly at the housing edges.
4. Because of the deviation of the radiation behavior from the ideal spherical emitter due to
Bundling of sound in the direction of the central axis of the loudspeaker at medium and high frequencies should be directed to those loudspeakers or the baffle so that the narrow sound cones reach the listener Bel large standing, but also shelf boxes, it is therefore difficult to
Position the box so that the sound source is aimed directly at the listener. This can best be achieved with the help of separate speaker stands that can be swiveled horizontally and vertically. Otherwise, standing boxes require a baffle inclined to the vertical, so that
Speaker axis is aimed exactly at the listener.
However, the side walls of the box would deviate from the rectangular shape generally used and would thus make their manufacture more expensive.
There are numerous state-of-the-art solutions to the problems listed
Solutions that usually require considerable effort:
The influence of the sound bundling or the directional characteristic according to point 4 can be reduced or avoided by using horn speakers, by satellite systems, by pivoting devices or by inclined baffles.
The formation of secondary shafts according to point 3 can be avoided by rounded or bevelled housing edge or with the help of ball housings
Differences in running time according to point 2 can be minimized by stepped baffles, or better by inclined or not perpendicular baffles.
The influence of standing waves according to point 1 can be reduced by inserting insulation material into the interior of the housing, but without eliminating the actual cause of the phenomenon. In bass reflex boxes, this leads to an undesirable deterioration in efficiency. On the other hand, the formation of standing shafts by using special housing geometries is avoided, particularly in the case of transparent housings. For example, according to patent specification DE-3721886C2, acrylic glass is used as the transparent housing material, with pyramid or conical housings being proposed to avoid standing waves. As shown in FIG. 3 of the cited patent specification, a flat wall segment integrated in the cone is required to accommodate the loudspeakers.
This can be done by face milling the cone shell segment (unrealistically large wall thickness) or by cutting and gluing with a corresponding prefabricated piece. In Figure 1 of this patent, a cylindrical bass reflex tube corresponding to the prior art is also shown.
In order to avoid the formation of standing waves at all, no surface elements of the same distance may lie opposite each other. In the case of pyramid housings with an even number of sides, there are linear surface elements of equal spacing for each height, which lie opposite one another. In the case of a cylinder housing, for each height and each cross-section or circle angle, there are opposite surface elements of the same distance, infinitesimally, there are an infinite number of such arrangements with infinitely small areas. In the case of a cone, this only applies to one height section at a sufficiently large opening angle. In the case of an elliptical cross-section, the main u. Secondary vertices per height unit combinations with two opposite pairs of points of the same distance.
(Advantageously, the angle of incidence and reflection here are only ninety degrees at the apexes.) These desired properties are also fulfilled by cross sections composed of elliptical arcs or higher-order curves.
Ideally, the ellipse determines the cross-section and the cone the (height) profile of a distortion-free housing in the axial direction: The optimal housing therefore has an elliptical cross-section, the cross-sectional profile additionally tapering or expanding. Such housings can be manufactured by rolling (and welding) flexible plate material made of plastic, metal and (layered) wood, whereby casting and drawing processes also appear expedient for rational production.
The simplest implementation of such a radiation consists only of the two parts: FIG. 1 shows a two-way combination with any tweeter (1) and a cone middle or cone woofer (3), the closed housing of the loudspeaker (3) being replaced by one as described above rear tube (33)
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is formed, which is screwed to the baffle, glued, or with the baffle in one
Pieces can be cast or extruded.
(Of course, the tweeter can be omitted using a broadband loudspeaker.) According to application A 889/95, the design of the rear tube is essential
Characteristic of the subject matter of the patent: In addition to the suppression of standing waves and the function as a stand, a closed volume is created without rear closure by completely touching the cut surface with the installation surface. By modifying this cut surface, according to the inventive proposal, an increased bass reproduction is to be achieved without additional material expenditure:
Tilting the pipe so that there is a free gap between the installation surface and the pipe jacket results in an increased bass response.
Similar to the theory of Thiele and Small, there is an optimum for dimensioning this opening. If you increase the gap opening to this degree, the sound pressure of the emitted low frequencies increases - a further enlargement, on the other hand, worsens the sound properties. (The use of the "Transmission Llne" principle, on the other hand, can only be achieved in an unsatisfactory manner due to the short tube length.) This gap surface can be produced according to FIG. 2 by means of a corresponding bevel cut (4). In contrast to bass reflex tunnels, the sound outlet does not have to be redirected and the sound is guided through the adjacent installation area (5), which increases the radiation resistance favorably, resulting in an above-average strong radiation of low frequencies.
Using some manufacturing processes, the radiation resistance can be increased further with little effort: According to FIG. 3, for example, a shell-like, gentle mouth opening (8) with all-round radii of curvature is formed by a drawing or casting process. The above-mentioned cross-sectional profile, the pipe cuts and almost any mouth opening shape can be created in one manufacturing process. By designing the secondary sound opening, the tube continues to function as a stand. FIG. 4 shows an embodiment of a horn loaded acoustically on both sides, the radiation resistance being adjusted on the front of the loudspeaker.
(The tube can of course be provided with funnel mouths on both sides.) Of course, the use of appropriately inserted and shaped plates (11, 12) enables the construction of band-pass housings. The approximately conical widening of the rear housing with an ideally elliptical cross section can be directed towards the installation surface according to FIG. 5a or towards the baffle according to FIG. 5b. The cross-sectional profile according to FIG. 5b may require a separate mouthpiece if the pipe end is very pointed, for example if the material's drawing limit is reached. In any case, a secondary sound opening can also be realized here by a simple housing cut.
In accordance with the loudspeaker and housing parameters, a section normal to the pipe axis can also be expedient according to FIG.
If non-transparent material is used, the standing waves can be dampened with the appropriate filling material, e.g. natural wool. This allows the use of simpler rear housings, possibly limited only by flat walls; apart from the cross-section and the cross-sectional profile, all other features of the overall combination which characterize the invention are retained. Finally, it should also be mentioned that the cross-sectional expansion does not have to be made exactly conical and / or linear. The housing can also be made in a modular design.
In the proposed casting or drawing processes, the rear housing can be produced together with the rear of the two-part baffle or with the loudspeaker carrier.
For example, the front of the two-part baffle has a rounded profile and funnel-shaped sound openings. (Figure 7 shows an overall view.) The divided baffle enables the protected housing of the chassis and all necessary electrical components. The speakers can be mounted on the front or back. The combination of different materials and a modular, multi-part construction of the baffle itself is possible
In order to differentiate the subject of registration from the bass tubes used in the automotive sector, the four main distinguishing features are highlighted below:
1.
These bass tubes are usually installed in the trunk of the car and, as subwoofers, support other speaker systems in the passenger compartment. In subwoofer mode, no standing waves have to be suppressed, since when transmitting low frequencies up to
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to a cut-off frequency of 80 to 300 Hz due to the fact that no corresponding standing waves can be excited in relation to the wavelength of the tube. Due to the dimensions, standing waves would occur at around 900 to 1500 Hz at the earliest.
Thus, a related housing design to suppress these phenomena, for. B. on the proposed, beveled tubular housing
2. With the bass tubes, the runtime differences cannot be corrected in accordance with the position of the acoustic center of gravity of several chassis (provided for different frequency ranges); which would also be absurd without electronic delay elements with regard to the other loudspeaker chassis in the passenger compartment.
3. Since the propagation of sound from low frequencies is approximately spherical, no device is required which otherwise provides the necessary orientation of the corresponding loudspeaker axes to the listener. (On the other hand, when transmitting the entire frequency range, the polar diagram deviates from the spherical characteristic and changes with an increasing frequency into an increasingly more directed, narrowing lobe shape.)
4. Last but not least, the bass tube must be mounted with the help of separate fastening parts, whereby, in the radiation device proposed here, on the other hand, the beveled tube simultaneously functions as a stand or a dividing aid.
The invention is not limited to the embodiments or embodiments listed here, since these are only intended to represent the basic meaning or function.
PATENT CLAIMS:
1. Low-distortion radiation device for electroacoustic transducers with enhanced low-frequency reproduction, characterized in that the rear tube housing, which the
Lock the loudspeakers so that on the one hand the pipe axes are not normally on the levels of the rear end faces of the pipe housing, on the other hand the cut surfaces of the pipe sleeves completely touch the installation surface, so that closed volumes are created without separate rear pipe ends, whereby
Tube has an elliptical cross-section and the cross-sectional profile along the
Axis expanded or tapered.
2. Low-distortion radiation device for electroacoustic transducers with enhanced low-frequency reproduction, characterized in that the radiation device is operated with the aid of a
Baffle and pipe housings arranged on the rear is constructed in such a way that one (or more) loudspeaker (3) is (are) closed with one (or more) pipe casing (s) arranged on the rear of the baffle, the pipe casing (33) being bevelled on the back are that on the one hand the pipe axes are not normally on the planes of the rear end faces of the pipe housing, on the other hand the cut surfaces of the pipe sleeves completely touch the installation surface, so that closed volumes are created without separate rear pipe ends,
the tube having an elliptical cross-section and the cross-sectional profile widening or tapering along the axis.
3 Low-distortion radiation device for electroacoustic transducers with enhanced bass reproduction according to claims 1 and 2, characterized in that one or more rear tube housings are chamfered in such a way that one or more tube housings act as a stand of the arrangement, the inclination of which means that Loudspeaker level or the baffle, that is to say the runtime differences of several chassis are compensated for by the appropriate inclination of the level of the primary sound outlet opening (s) with the appropriate loudspeaker positioning.
4 Low-distortion radiation device for electroacoustic transducers according to the requirements
1 to 3, characterized in that the tube housing (s) is (are) designed so that the tube axis (s) is not perpendicular to the baffle or to the loudspeaker plane.
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