DE102005051591A1 - Lautsprechervorrichtung - Google Patents

Abstract

Lautsprechervorrichtung, welche eine Lautsprechereinheit und eine Frontabdeckung aufweist. Die Lautsprechereinheit erzeugt Schallwellen gemäß einem externen elektronischen Signal. Die Frontabdeckung, die an der Vorderseite der Lautsprechereinheit angeordnet ist, weist eine Mehrzahl von elastischen Abstandshaltern und eine Membran auf, und die elastischen Abstandshalter und die Membran bilden eine erweiterte Kammer, derart, dass die Schallwellen, die von der Lautsprechereinheit erzeugt werden, durch die erweiterte Kammer laufen und dann die Membran antreiben, so dass wiederum Schallwellen erzeugt werden.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Lautsprechervorrichtung und insbesondere einen Lautsprecher mit einer verbesserten Kammer, die an der Vorderseite einer Lautsprechereinheit angeordnet ist.
• Das lateinische Wort "Audio" bedeutet wörtlich übersetzt "ich höre". Das menschliche Ohr kann Geräusche in einem Frequenzbereich zwischen 16 und 16.000 Hz wahrnehmen. Im weitesten Sinne können irgendwelche Gegenstände, die Klänge erzeugen können, Audioquelle genannt werden. Zum Beispiel sind eine Compakt Disk (CD), eine Langspielplatte (LP), ein Aufzeichnungsband, UKW/MW-Radioübertragung, ein Mikrofon und dergleichen Audioquellen. Einige Audioquellen können keinen für Menschen hörbaren Klang erzeugen, daher muss ein elektronisches Bauelement verwendet werden, um elektronische Signale zu erzeugen und zu übertragen, und es muss ein Lautsprecher verwendet werden, um den für menschliche Ohren hörbaren Klang zu übertragen. In gewisser Hinsicht kann irgendeine Vorrichtung, die Schall erzeugen und elektronische Signale empfangen kann, als Lautsprecher bezeichnet werden.
• Schallwellen sind Schwingungen, die von einem festen, flüssigen oder gasförmigen Medium unter Druck erzeugt werden. Schallwellen, die von dem Lautsprecher erzeugt werden, werden nachdem elektronische Signale empfangen wurden, durch die Schwingungen einer Membran erzeugt, die eine Änderung des Luftdrucks in der Umgebung bewirken, und dann werden die Schallwellen von menschlichen Ohren empfangen, so dass sie zu hörbaren Geräuschen werden.
• Es gibt viele Arten von Lautsprechern auf dem Markt. 1 stellt einen herkömmlichen Lautsprecher 10 dar, der ein geschlossenes Gehäuse 100, eine Membran 110, einen Dämpfer 120, ein Magnetelement 130, eine Schwingspule 140 und einen Korb 150 aufweist. Die Membran 110, der Dämpfer 120, das Magnetelement 130 und die Schwingspule 140 sind an dem Korb 150 montiert, so dass sie eine Lautsprechereinheit bilden, die Geräusche erzeugen kann. Dann wird die Lautsprechereinheit an dem geschlossenen Gehäuse 100 installiert.
• Die Schwingspule 140 ist an einem Ende der Membran 110 korrespondierend mit dem Magnetelement 130 in dem Magnetfeld, das von dem Magnetelement 130 erzeugt wird, angeordnet. Wenn das elektrische Signal die Schwingspule 140 passiert, tritt eine Änderung der Magnetkraft auf, die in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Magnetelements 130 tritt. Die Schwingspule 140 verändert sich gemäß dem elektronischen Signal und das Magnetelement 130 wird angezogen oder abgestoßen, so dass sie die Membran 110 antreibt, sich auswärts oder einwärts zu bewegen, und dazu führt, dass sich ein kegelförmiger Abschnitt der Membran 110 wie ein Kolben bewegt, um Schallwellen durch Komprimieren oder Freigeben von Luft zu erzeugen. Das Gehäuse 100 an der Rückseite der Lautsprechereinheit dient dazu, zu verhindern, dass sich die Luftdruckschwankungen an der Vorderseite der Membran 110 und an der Rückseite der Membran 110 aufheben. Das Material, die Abschlusswirkung und die Montagestelle des Gehäuses 100 bestimmen die akustischen Eigenschaften der Lautsprechereinheit.
• Herstellungsverfahren für Lautsprecher sind in der Technik bekannt. Zum Beispiel ist in dem US Patent Nr. 6,817,084 ein Herstellungsverfahren für Lautsprecher gezeigt, die einen magnetischen Kreis aufweisen, der in einer zentralen Aussparung eines Trägers angeordnet ist, wobei eine Schwingspule, ein Schwingspulkörper, ein Korb und ein Poljoch daran angebracht sind, um die akustische Qualität des Lautsprechers zu verbessern.
• Der Innenraum zum Installieren des Lautsprechers in einem Fahrzeug ist begrenzt, und die Sitzpositionen der Hörer müssen nicht symmetrisch sein, daher ist es schwieriger für den Lautsprecher, die gewünschten akustischen Eigenschaften, den Klang und die Klanglautstärke in einem Fahrzeug zu erzeugen, als in einer normalen Umgebung. Ferner kann die Verkleidung eines Fahrzeugs, die Schallabsorption und Schall-Reflexionseffekte aufweisen kann, Phänomene, wie z.B. Resonanz, Stehwellen, zeitliche Verschiebung, Phasenabweichung, Phasendifferenzen und dergleichen verursachen. Daher ist das Installieren des Lautsprechers in dem Fahrzeug eine große Herausforderung. Das US Patent Nr. 6,819,767 zeigt eine Klangwiedergabe-Vorrichtung für Fahrzeuge. Sie weist eine Linkskanalschwingspule und eine Rechtskanalschwingspule auf, die koaxial an einen Schwingspulenkörper gekoppelt sind. In dem US Patent Nr. 6,843,345 ist auch ein Lautsprecher für Fahrzeuge gezeigt, der leicht in der Autotür installiert werden kann. Auch der Konsolenraum zwischen dem Rücksitz und der Heckscheibe kann als ein Resonanzraum für den Lautsprecher verwendet werden, der auf der Konsole hinter dem Rücksitz installiert ist. Da der herkömmliche Lautsprecher ziemlich unhandlich ist, wurde in den letzten Jahren ein Konsolenlautsprecher entwickelt. In dem US Patent Nr. 5,701,359 wird eine ähnlich Technik gezeigt. Bei dem Verfahren wird eine Schwingspule an der Unterseite einer Membran angebracht, und dann werden geeignete Dämpfer und Mägnetelemente installiert, um die Membran dazu anzutreiben, damit sie Schallwellen erzeugt. Der Konsolenlautsprecher ist viel dünner als der herkömmliche Lautsprecher, aber seine Mitten- und Bassklangwirkung ist nicht so voll und wünschenswert wie bei dem herkömmlichen Lautsprecher. Auch ist seine Ausgangsleistung geringer als die des herkömmlichen Lautsprechers. Darüber hinaus hat der Konsolenlautsprecher aufgrund der Begrenzung seines Aufbaus ein engeres Klangspektrum als der herkömmliche Lautsprecher. Da die Technik des herkömmlichen Lautsprechers gut entwickelt ist, ist er immer noch am Markt etabliert und wurde durch den neuen Konsolenlautsprecher noch nicht weitgehend ersetzt.
• Die Membran ist das Schlüsselelement der Klangwirkung in dem Lautsprecher. Sie kann aus sehr verschiedenen Materialien hergestellt werden, aber es wird meistens Papier als Hauptmaterial verwendet. Jedoch wurde nach dem zweiten Weltkrieg allmählich eine Polymerschicht zum Herstellen von Membranen verwendet. Vor kurzem wurde eine Vakuummetallisierungstechnik entwickelt, mit deren Hilfe eine dünne Schicht aus kohlenstoffhaltigem Metall auf der Membran mittels Aufdampfens abgeschieden werden kann. Ansonsten ist das Herstellen einer großflächigen und dünnwandigen Membran ziemlich schwierig, weil die Effekte von Materialeigenschaften, Dicke, Art und Dicke der Metallisierungsschicht, und die Halterungstechnik ihre Qualität irgendwie beeinflussen. Während der Produktion sind auch Zeit, Temperatur und Luftfeuchtigkeit als Faktoren zu berücksichtigen. Entsprechende Herstellungsverfahren sind in den US Patenten Nr. 5,206,466; 4,772,513 und 5,701,359 zu finden.
• Ferner ist das Installieren des Lautsprechers in kleinen elektronischen Geräten, wie z.B. Mobiltelefonen, Minicomputern (PDA) oder Notebook-Computern auch ein wichtiges Anliegen. Im US Patent Nr. 6,834,744 ist ein entsprechendes Verfahren gezeigt. Die Ziele des Patents sind, Positivphasen- und Negativphasenphänomene zu verringern, die Größe des Lautsprechers zu reduzieren und eine größere Lautstärke zu erzielen. Es wird eine Lautsprechereinheit hauptsächlich in einem Mobiltelefon installiert. Das Mobiltelefon hat auch eine vordere Schall-Öffnung an der Rückseite, um Klang von der Vorderseite der Lautsprechereinheit abzugeben. Die Lautsprechereinheit hat ferner eine rückwärtige Schallöffnung an ihrer Rückseite, so dass Klang von einem Speicherkartenschlitz auf einer Seite des Mobiltelefons abgegeben werden kann. Somit sind zwei Schallwellen-Lauf-Kanäle geschaffen.
• Gemäß den vorher genannten herkömmlichen Verfahren werden viele Verfahren vorgeschlagen, um die Klangwirkung des Lautsprechers zu verbessern, wobei physikalische Eigenschaften, die Gerätestruktur, das Material, die Konfiguration der internen Elemente und dergleichen berücksichtigt werden. Jedoch sind die meisten herkömmlichen Lautsprecher auf ein Gehäuse angewiesen, das an der Rückseite der Lautsprechereinheit angeordnet ist. Sonst ist die Klangwirkung nicht satt genug und die Klanglautstärke ist geringer.
• Bei tragbaren datenverarbeitenden Geräten, wie z.B. einem Mobiltelefon und einem PDA sind darin noch andere elektronische Elemente angeordnet. Daher steht wenig Platz zum Installieren des Lautsprechers zur Verfügung, so dass die Klangwirkung und die Lautstärke auch begrenzt sind. Wenn die Lautstärke maximal wird, heben sich die Luftschwingungen an der Vorderseite der Lautsprechereinheit gegenseitig auf, und es wird ein unterbrochener Klang erzeugt.
• Ferner haben die herkömmlichen tragbaren datenverarbeitenden Geräte im Allgemeinen einen kleinen rückseitigen Kasten, der an dem Gehäuse angebracht ist. Das Gehäuse hat eine entsprechende Schallabgabeöffnung an der Vorderseite, um den Schall abzugeben, aber äußere Gegenstände, wie z.B. Staub, können leicht in das Gehäuse durch die Öffnung eindringen und zu einer Verschlechterung der Klangwirkung des Lautsprechers führen. Die elektronischen Elemente, die darin angeordnet sind, werden auch geschädigt.
• In Anbetracht der oben genannten Probleme ist erfindungsgemäß eine Lautsprechervorrichtung geschaffen, die ohne die Gehäuseresonanzkammer auf der Rückseite der Lautsprechereinheit auskommt. Sie hat eine erweiterte Kammer auf der Vorderseite der Lautsprechereinheit, die die akustische Qualität verbessern kann und die Klanglautstärke des Lautsprechers steigern kann.
• Die Lautsprechervorrichtung gemäß der Erfindung weist hauptsächlich eine Lautsprechereinheit und eine Vorderseitenabdeckung auf. Die Lautsprechereinheit kann Schallwellen gemäß externen elektronischen Signalen erzeugen. Andererseits deckt die Vorderseitenabdeckung die Vorderseite der Lautsprechereinheit ab und besteht aus einer Mehrzahl von elastischen Abstandshaltern und aus einer Membran, wobei die Abstandshalter und die Membran eine abgeschlossene erweiterte Kammer bilden. Schließlich können die Schallwellen, die von der Lautsprechereinheit erzeugt werden, die Membran dazu bringen, Klang zu erzeugen. Mit Hilfe der so geschaffenen Lautsprechervorrichtung werden die Nachteile der herkömmlichen Lautsprecher, wie z.B. unterbrochener Klang, geringe Lautstärke und dergleichen, beseitigt.
• Ein weiterer Anwendungsbereich der Erfindung wird anhand der nachstehend gegebenen detaillierten Beschreibung ersichtlich. Jedoch ist es selbstverständlich, dass die detaillierte Beschreibung und spezielle Beispiele, indem sie bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, nur zur Veranschaulichung gegeben werden, da verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Geists und des Umfangs der Erfindung für den Fachmann anhand dieser detaillierten Beschreibung ersichtlich werden.
• Die Erfindung wird anhand der detaillierten Beschreibung, die in der Darstellung unten gegeben wird, vollständiger verstanden, und somit ist sie nicht beschränkend für die Erfindung, wobei:
• 1 eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Lautsprechers ist;
• 2 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Lautsprechervorrichtung der Erfindung ist;
• 3 eine Querschnittsansicht der Lautsprechervorrichtung der Erfindung ist;
• 4 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Lautsprechervorrichtung der Erfindung ist;
• 5 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform der Lautsprechervorrichtung der Erfindung ist;
• 6 eine Querschnittsansicht des dritten Ausführungsbeispiels der Lautsprechervorrichtung der Erfindung ist.
• Mit Bezug auf die 2 und 3 wird ein erstes Ausführungsbeispiel der Lautsprechervorrichtung der Erfindung gezeigt. Die Erfindung der Lautsprechervorrichtung weist hauptsächlich eine Lautsprechereinheit 10 und eine Frontabdeckung 20 auf. Die Lautsprechereinheit 10 kann in verschiedenen Bauformen geschaffen sein. In dem ersten Ausführungsbeispiel wird z.B. eine kegelförmige Bauart des herkömmlichen Lautsprechers verwendet. In der Praxis enthält die Lautsprechereinheit 10 viele andere Elemente, wie z.B. eine Membran 110, ein Magnetelement 130, eine Schwingspule 140, Dämpfer 120 und dergleichen, wie sie in 1 gezeigt sind. Diese Elemente sind in der Technik bekannt, und sind daher in der Zeichnung der Ausführungsbeispiele, die unten diskutiert werden, nicht abgebildet. Sie sind auch in der Lautsprechereinheit 10 enthalten und sind allgemein als Lautsprechereinheit 10 bezeichnet.
• Die Lautsprechereinheit 10 kann externe elektronische Signale empfangen, um Schallwellen zu erzeugen und ihren Hoch- und Tieftonbereich und die Lautstärke entsprechend den Schwankungen der elektronischen Signale zu verändern. Die Frontabdeckung 20 ist an einer Vorderseite der Lautsprechereinheit 10 angeordnet, und zwar auf einer Seite, wo die Schallwellen erzeugt werden, und die Frontabdeckung 20 weist eine Mehrzahl von elastischen Abstandshaltern 21 und eine Membran 22 auf. Die elastischen Abstandshalter 21 sind mit der Membran 22 gekoppelt, so dass eine abgeschlossene erweiterte Kammer 23 an der Vorderseite der Lautsprechereinheit 10 gebildet wird. Die Membran 22 kann aus Papier, einer Polymerschicht oder dergleichen erzeugt werden. Ferner kann zur Verbesserung der Klangerzeugungswirkung die Oberfläche der Membran 22 durch Aufdampfen mit Metall beschichtet werden. Andererseits können die elastischen Abstandshalter 21 aus verschiedenen Materialien ausgewählt werden, wie z.B. Gummi, einem Schwamm oder dergleichen. Sie können in gewünschter Abmessung oder entsprechend einer ausgewählten Ausführung ausgebildet werden, um einen Austausch zu erleichtern, und der Zweck der elastischen Abstandshalter 21 ist hauptsächlich, die Membran 22 zu halten und die erweiterte Kammer 23 zu bilden.
• Nachdem die Lautsprechereinheit 10 Schallwellen erzeugt hat, bewegen sich die Schallwellen in die erweiterte Kammer 23 und versetzen die Membran 22 in Schwingungen. Die Membran 22 erzeugt Schwingungen und sendet eine andere Schallwelle oder eine sekundäre Schallwelle aus. Nachdem sie in die erweiterte Kammer 23 zu der Membran 22 übertragen wurde, hat die Schallwelle, die von der Lautsprechereinheit 10 erzeugt wird, eine verbesserte Klangqualität und wird lauter, und es wird auch der unterbrochene Klang beseitigt, der bei dem herkömmlichen Lautsprecher auftritt. Bei Testergebnissen wird bei dem Ausführungsbeispiel gezeigt, dass durch die Lautsprechervorrichtung der Erfindung die Klanglautstärke um ein Vielfaches erhöht werden kann.
• 4 bezieht sich auf eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die an einen Konsolenlautsprecher angepasst ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Konsolenlautsprechereinheit 30 verwendet, um Schallwellen zu erzeugen, und die Frontabdeckung 20, die mit der Vorderseite der Konsolenlautsprechereinheit 30 gekoppelt ist, ist auch bereitgestellt. Die Frontabdeckung 20, wie sie vorher diskutiert wurde, weist eine Mehrzahl von elastischen Abstandshaltern 21 und eine Membran 22 auf. Die elastischen Abstandshalter 21 und die Membran 22 bilden die erweiterte Kammer 23. Ebenso steuern die Schallwellen, die von der Konsolenlautsprechereinheit 30 erzeugt werden, die Membran 22, um die Klangqualität zu verbessern und die Klanglautstärke zu steigern.
• Die Lautsprechervorrichtung der Erfindung kann ferner bei anderen elektronischen Geräten, wie z.B. PDAs, Mobiltelefonen, Smartphones, Notebook-Computern und dergleichen verwendet werden, ist aber nicht darauf beschränkt. Die 5 und 6 beziehen sich auf ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es wird bei einem PDA angewendet. Die Lautsprechereinheit 10 ist in dem PDA angeordnet, und die Frontabdeckung 20 ist an der Vorderseite der Lautsprechereinheit 10 angeordnet, um die erweiterte Kammer 23 zu bilden. Nachdem die Lautsprechereinheit 10 Schallwellen erzeugt hat, bewegt sich ein Medium, wie z.B. Luft, in der erweiterten Kammer 23, um die Membran 22 anzutreiben. Ebenso erzeugt die Membran 22 Schwingungen und sendet andere Schallwellen oder sekundäre Schallwellen aus. Mit anderen Worten können die Schallwellen, die von der Lautsprechereinheit 10 erzeugt wurden, nachdem sie durch die erweiterte Kammer 23 zu der Membran 22 übertragen wurden, die Klangqualität verbessern und die Lautstärke steigern und auch den unterbrochenen Klang beseitigen, der bei dem herkömmlichen Lautsprecher auftritt.
• Der PDA, der vorher in dem dritten Ausführungsbeispiel diskutiert wurde, hat keinen Resonanzkörper auf der Rückseite der Lautsprechereinheit, so dass keine Öffnung an dem Gehäuse ausgebildet ist.
• Verglichen mit den herkömmlichen Verfahren, die einen Resonanzraum, der an dem PDA ausgebildet ist, und eine Klangabgabeöffnung an dem Gehäuse haben, die dazu neigt, äußere Gegenstände wie z.B. Staub aufzufangen, und zu einer geringeren Strukturfestigkeit und erhöhten Produktionskosten führt, kann die Lautsprechervorrichtung der Erfindung ohne Änderung der ursprünglichen Bauart des Elektronikgeräts verwendet werden. Es wird keine Öffnung gebildet. Die Attraktivität dieses Produkts ist größer. Die Probleme eines unterbrochenen Klangs und einer zu geringen Klanglautstärke, die bei herkömmlichen Techniken auftreten, sind beseitigt. Daher hat die Erfindung auch einen einfachen Aufbau und kann zu niedrigeren Kosten hergestellt werden.
• Bei Kenntnis der so beschriebenen Erfindung ist es offensichtlich, dass dieselbe auf verschiedene Arten verändert werden kann. Solche Änderungen sollen nicht als Abweichung von dem Geist und dem Umfang der Erfindung angesehen werden, und alle solche Modifikationen, die für den Fachmann offensichtlich sind, sollen in den Umfang der folgenden Ansprüche einbezogen werden.

Claims (5)

1. Lautsprechervorrichtung, die aufweist: eine Lautsprechereinheit (10) zum Erzeugen von Schallwellen gemäß einem externen elektronischen Signal; und eine Frontabdeckung (20), die eine Vorderseite der Lautsprechereinheit (10) abdeckt und eine Mehrzahl von elastischen Abstandshaltern (21) und eine Membran (22) aufweist, wobei die Abstandshalter (21) und die Membran (22) eine geschlossene erweiterte Kammer (23) bilden, wobei die Schallwellen, die von der Lautsprechereinheit (10) erzeugt werden, die Membran (22) antreiben, so dass andere Schallwellen erzeugt werden.
2. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elastischen Abstandshalter (21) aus einem Schwamm hergestellt sind.
3. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Membran (22) aus einer Polymerschicht hergestellt ist.
4. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lautsprechereinheit (10) ein Konsolenlautsprecher ist.
5. Lautsprechervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lautsprechereinheit (10) ein Magnetelement (130), eine Schwingspule (140) und eine Membran (110) aufweist.