DE10230409C1 - Koaxiale Lautsprecheranordnung mit rotierbarem Horn - Google Patents

Abstract

Eine Lautsprecheranordnung weist einen Tiefton-Lautsprecher (2) und einen koaxial zu dem Tiefton-Lautsprecher (2) angeordneten Hochton-Lautsprecher (30) auf. Dem Hochton-Lautsprecher (30) ist ein Horn (4) mit einem bezüglich der Lautsprecherachse rotationssymmetrischen Abstrahlverhalten zugeordnet. Das Horn (4) ist um die Lautsprecherachse in unterschiedlichen Drehwinkelstellungen orientierbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lautsprecheranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Lautsprechersysteme weisen typischerweise in der horizontalen und der vertikalen Ebene unterschiedliche Abstrahleigenschaf­ ten auf. Dies wird im Allgemeinen gezielt genutzt, um Zuhö­ rerflächen verschiedener Geometrie gleichmäßig zu beschallen. Eine gebräuchliche Maßnahme zur Erzielung eines definierten Abstrahlverhaltens ist der Einsatz eines Hornes zur Schall­ führung. Die heutigen Kenntnisse des Horn-Designs lassen es zu, bei gezielter Vorgabe einer gewünschten Abstrahlgeometrie einen Freguenznutzbereich über mehrere Oktaven zu erreichen. Ferner sind bereits Anordnungen bekannt, bei denen das Horn in unterschiedlichen Winkelstellungen am Lautsprecher mon­ tiert werden kann.

Lautsprecheranordnungen sind in der Regel als Mehrwegesysteme konzipiert. Gebräuchlich sind biaxiale Mehrwegesysteme, bei denen der Hochton-Lautsprecher seitlich benachbart des Tief­ ton-Lautsprechers angeordnet ist. Die biaxiale Bauform ist einfach zu realisieren und weist den Vorteil auf, dass infol­ ge der Beabstandung der beiden Schallquellen unerwünschte e­ lektromechanische und akustische Wechselwirkungen der beiden Lautsprecher gut zu beherrschen sind.

Alternativ hierzu sind koaxiale Mehrwegesysteme bekannt, bei denen der Hochton-Lautsprecher in Abstrahlrichtung axial vor oder hinter dem Tiefton-Lautsprecher angeordnet ist. Koaxiale Systeme sind unter baulichen Gesichtspunkten komplizierter als biaxiale Anordnungen, auch deshalb, weil geeignete Vor­ kehrungen getroffen werden müssen, um die elektromechanischen und akustischen Wechselwirkungen der beiden Lautsprecher mög­ lichst gering zu halten. Der wesentliche Vorteil des koaxia­ len Systems besteht darin, dass es Laufzeitunterschiede zwi­ schen den beiden Schallquellen minimiert.

Der Einsatz eines Horns in einem koaxialen System ist bereits bekannt. In dem japanischen Abstract JP 09135489 A ist ein koaxiales 3-Wege-System mit drei Hörnern beschrieben. Durch die Verwendung eines separaten Hornes für jeden Weg wird ein definiertes Abtrahlverhalten über den gesamten Frequenzbe­ reich ermöglicht.

In der Schrift DE 30 23 291 C2 ist ein koaxiales Lautspre­ chersystem bestehend aus einem Tiefton-Lautsprecher und einem in Abstrahlrichtung hinter dem Tiefton-Lautsprecher angeord­ neten Hochton-Lautsprecher beschrieben. Der Hochton-Laut­ sprecher strahlt durch eine Zentralöffnung des Tiefton-Laut­ sprechers ab und verwendet zur Schallführung ein Horn.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lautsprecher­ anordnung mit einem variablen und dabei stets gut definierten Abstrahlverhalten zu schaffen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Demnach weist die erfindungsgemäße Lautsprecheranordnung ei­ nen Tiefton-Lautsprecher und einen koaxial zu dem Tiefton- Lautsprecher angeordneten Hochton-Lautsprecher auf. Dem Hoch­ ton-Lautsprecher ist ein über eine winkelverstellbare Halte­ rung in unterschiedlichen Drehwinkelstellungen bezüglich der Lautsprecherachse orientierbares Horn mit einem bezüglich der Lautsprecherachse nicht rotationssymmetrischen Abstrahlver­ halten zugeordnet.

Durch die Drehwinkelvariabilität des Hornes ist eine Verände­ rung des vertikalen und horizontalen Abstrahlwinkels der Lautsprecheranordnung möglich.

Dabei besteht ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen An­ ordnung darin, dass anders als bei einem vergleichbaren bia­ xialen System beim Verdrehen des Horns eine definierte Ab­ strahlcharakteristik im Bereich der Trennfrequenz erhalten bleibt. Der Begriff Trennfrequenz bezeichnet den spektralen Überlappungsbereich des Tiefton- und des Hochton-Lautspre­ chers. Der Grund hierfür besteht darin, dass das Abstrahlver­ halten im Trennfrequenzbereich maßgeblich durch die geometri­ sche Anordnung der beiden Lautsprecher bestimmt wird. Ist bei einem biaxialen System beispielsweise der Hochton-Laut­ sprecher vertikal oberhalb des Tiefton-Lautsprechers angeord­ net, erzwingt diese Geometrie im Bereich der Trennfrequenz eine enge Abstrahlung in der vertikalen Ebene. Würde bei ei­ nem solchen System ein Horn so eingestellt, dass eine weite Abstrahlung in der vertikalen Ebene bewirkt werden soll, wird diese Wirkung nur außerhalb des Trennfrequenzbereiches er­ reicht. Anschaulich gesprochen schnürt der Tiefton-Lautspre­ cher das Abstrahlverhalten des Gesamtsystems im spektralen Übergangsbereich (Trennfrequenzbereich) ein, d. h. die Funkti­ on eines verdrehbaren Hornes mit asymmetrischer Abstrahlcha­ rakteristik wird in diesem Frequenzbereich deutlich beein­ trächtigt. Analoges gilt für eine Abstrahlung in horizontaler Richtung bei horizontal nebeneinander liegender Anordnung der Tiefton- und Hochton-Lautsprecher.

Durch die erfindungsgemäße Kombination eines koaxialen Sys­ tems mit einem drehverstellbaren Horn wird auch im Trennfre­ quenzbereich unabhängig von der Winkelstellung des Horns eine im Wesentlichen allein durch das Horn-Design bestimmte Ab­ strahlcharakteristik erzielt. Infolgedessen ist stets ein wohldefiniertes Abstrahlverhalten garantiert.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe Tiefton-Laut­ sprecher und Hochton-Lautsprecher allein zur Unterscheidung der Schallquellen eines Mehrwege-Systems mit unterschiedli­ chen Mittenfrequenzen verwendet werden. Insbesondere der Hochton-Lautsprecher kann daher auch in einem mittleren Fre­ quenzbereich arbeiten und muss nicht notwendigerweise ein "Hochtöner" (tweeter) im engeren Sinn sein.

In ihrer einfachsten Form kann es sich bei der Halterung um eine Montageplatte oder dergleichen handeln, die konstruktiv z. B. über geeignet positionierte Montagelöcher und/oder Steck- oder Schraubverbindungen ermöglicht, das Horn in meh­ reren bestimmten vorgegebenen Winkelstellungen an der Monta­ geplatte zu fixieren.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der erfindungs­ gemäßen Lautsprecheranordnung kennzeichnet sich jedoch da­ durch, dass die Halterung in Art eines Drehlagers ausgeführt ist. In diesem Fall wird eine kontinuierliche oder zumindest schrittweise kontinuierliche Verdrehbarkeit des Horns gegen­ über dem Lautsprecher erreicht.

Vorzugsweise ist die Drehlagerung des Horns an der Lautspre­ cheranordnung so ausgeführt, dass eine Verdrehung des Horns ohne die Verwendung von Werkzeugen manuell durchführbar ist. Dadurch lässt sich das Horn vor Ort problemlos justieren, und gegebenenfalls erforderlich werdende Korrekturen der Dreh­ stellung des Horns sind ebenfalls in einfacher Weise möglich.

Eine vorteilhafte Realisierung der Drehlagerung des Horns kennzeichnet sich dadurch, dass die Drehlagerung eine laut­ sprecherfeste Stützfläche und eine mit der Stützfläche in reibschlüssiger Anlage stehende Gegenfläche des Horns um­ fasst, wobei die beiden Flächen einander mit einer die Verdrehemmung bewirkenden Andruckkraft beaufschlagen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kenn­ zeichnet sich dadurch, dass das Horn ein CD-(Constant Direc­ tivity-)Horn ist. Mit CD wird ein Horn-Design bezeichnet, das innerhalb des Abstrahlbereiches ein unabhängig von dem Ab­ strahlwinkel gleichbleibendes Klangspektrum herbeiführt.

Vorzugsweise weist das Horn vier in Abstrahlrichtung sich öffnende Wandflächen mit einer im Querschnitt im Wesentlichen rechteckförmigen Kontur auf. Durch die Öffnungswinkel der einander gegenüberliegenden Wandflächen werden die Abstrahl­ winkel des Horns in den beiden Querdimensionen maßgeblich be­ einflusst.

Aufgrund des bereits erläuterten Zusammenhangs zwischen dem charakteristischen Abstrahlverhalten des Horns und der Mehr­ wege-Geometrie der Lautsprecheranordnung tritt der durch die Erfindung erreichte Vorteil gegenüber einer biaxialen Laut­ sprecheranordnung um so stärker zu Tage, je asymmetrischer das Horn abstrahlt. Infolgedessen kennzeichnet sich eine be­ sonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung dadurch, dass der erste Öffnungswinkel mindestens doppelt so groß wie der zweite Öffnungswinkel ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; in die­ ser zeigen:

Fig. 1 eine Lautsprecherbox mit einer erfindungsgemäßen Laut­ sprecheranordnung in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Lautsprecherbox mit um 90° verdrehtem Horn; und

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsge­ mäßen Lautsprecheranordnung.

Fig. 1 zeigt eine Lautsprecherbox 1 mit einem Zwei-Wege-Laut­ sprechersystem. Das System umfasst einen in dieser Darstel­ lung nicht sichtbaren Hochton-Lautsprecher sowie einen Tief­ ton-Lautsprecher 2 mit einer Membran 3. Durch eine Zentral­ öffnung der Membran 3 erstreckt sich ein Horn 4, welches schalltechnisch in noch näher zu erläuternder Weise (siehe Fig. 3) mit dem Hochton-Lautsprecher gekoppelt ist. Das Horn 4 weist über seine gesamte axiale Erstreckung im Querschnitt eine im Wesentlichen rechteckförmige Kontur auf. Diese wird durch insgesamt acht Seitenwandflächen 5.1, 6.1, 5.2, 6.2, 5.3, 6.3, 5.4 und 6.4 gebildet. Die Wandflächenpaare 5.1 und 6.1 bzw. 5.2 und 6.2 bzw. 5.3 und 6.3 bzw. 5.4 und 6.4 weisen im Querschnitt jeweils parallele Konturlinien auf. Einander gegenüberliegende Wandflächen 5.1 und 5.2 bzw. 6.1 und 6.2 bzw. 5.3. und 5.4 bzw. 6.3 und 6.4 sind jeweils unter densel­ ben Winkeln gegenüber der Lautsprecherachse geneigt. Somit weist das Horn 4 die Form eines sich öffnenden Trichters auf, der aus zwei axial benachbarten Abschnitten besteht. Dabei ist der von den Wandflächen 6.1, 6.2, 6.3 und 6.4 realisierte erste Abschnitt verjüngt und geht in den von den Wandflächen 5.1, 5.2, 5.3 und 5.4 realisierten erweiterten zweiten Trich­ terabschnitt über.

Durch eine solche Formgebung des Horns 4 kann ein in Bezug auf die beiden Querdimensionen des Hornes 4 asymmetrisches Abstrahlverhalten erreicht werden. Beispielsweise kann das Horn 4 ein 90° × 40° CD-Horn sein, welches in der in Fig. 1 dargestellten Orientierung einen Abstrahlwinkel von 90° in vertikaler Richtung und einen Abstrahlwinkel von 40° in hori­ zontaler Richtung realisiert. Auch ein noch asymmetrischeres Abstrahlverhalten (z. B. 90° × 30°) ist realisierbar. Die Ab­ strahlwinkel eines CD-Horns 4 werden durch Schallfeldmessun­ gen anhand der sogenannten -6 dB Punkte bestimmt und korres­ pondieren in etwa mit den Öffnungswinkeln der beiden Flächen­ paare 6.3, 6.4 und 6.1, 6.2 des ersten (verjüngten) Hornab­ schnitts.

Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 dargestellte Lautsprecherbox 1 mit um 90° verdrehtem Horn 4. Die Abstrahlcharakteristik der Lautsprecherbox 1 ist in Bezug auf das gesamte von dem Hoch­ ton-Lautsprecher ausgegebene Frequenzspektrum ebenfalls um 90° gedreht. Es wird eine enge (40°) Abstrahlcharakteristik in der vertikalen Ebene und eine weite (90°) Abstrahlcharak­ teristik in der horizontalen Ebene erzielt.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lautsprecheranordnung. Dieselben oder vergleichbare Teile wie in den Fig. 1 und 2 sind in der Fig. 3 mit denselben Be­ zugszeichen gekennzeichnet. Der Tiefton-Lautsprecher 2 weist einen Lautsprecherkorb 10 auf, wobei mittels eines frontsei­ tigen Umfangsrands oder einer Dichtung 11 die konische Memb­ ran 3 mechanisch mit dem Lautsprecherkorb 10 verbunden ist. Ein Basisabschnitt 12 des Lautsprecherkorbs 10 ist auf einer vorderen Polplatte 13 des Tiefton-Lautsprechers 2 montiert. Die vordere Polplatte 13 ist mit einer Zentralöffnung verse­ hen. Zwischen der vorderen Polplatte 13 und einer axial da­ hinter angeordneten hinteren Polplatte 14 befindet sich ein Magnetring 15.

Die Membran 3 geht an ihrem konisch zulaufenden Ende in einen zylindrischen Fortsatz über, der als Schwingspulenträger 16 bezeichnet wird. An dem freien Ende des Schwingspulenträgers 16 ist eine zylindrische Schwingspule 17 angebracht. Eine ra­ dial wirkende Zentrierfeder 18 erstreckt sich zwischen dem Basisabschnitt 12 und dem Schwingspulenträger 16 und bewirkt eine Zentrierung der Schwingspule 17 innerhalb eines in Fig. 3 nicht näher dargestellten Bewegungsspaltes. Die hintere Polplatte 14 weist in ihrem zentralen Bereich einen Polkern 19 mit einer konischen Bohrung auf. Der Polkern 19 erstreckt sich durch die Öffnung des Magnetringes 15 und durch die Zentralöffnung in der vorderen Polplatte 13. Der Bewegungs­ spalt für die Schwingspule 17 wird von dem Polkern 19 und der Zentralöffnung in der vorderen Polplatte 13 begrenzt.

An der freien Stirnfläche des Polkerns 19 befindet sich eine ringförmige Stützfläche 23, auf welcher das Horn 4 mit einer entsprechend gestalteten Standfläche 22 aufsitzt. Ein integ­ ral an dem Polkern 19 ausgebildeter ringförmiger Spannbügel 20 greift in eine muldenförmige Umfangsausnehmung 21 an der Außenwand 6.1, 6.2, 6.3 bzw. 6.4 des Horns 4 ein und ist so gestaltet, dass das Horn 4 gegenüber dem Polkern 19 verspannt und in Umfangsrichtung um 90° (oder auch über einen größeren Winkelbereich) gegenüber dem Polkern 19 verdrehbar ist. Die miteinander in Eingriff stehenden Flächen 20, 21 und/oder 22, 23 können mit einer Riffelung oder Verzahnung oder derglei­ chen versehen sein. Die Verbindung zwischen dem Horn 4 und dem Polkern 19 bildet somit ein reibschlüssiges Drehlager, das durch Dimensionierung und Materialwahl der miteinander in Kontakt stehenden Teile 23, 20, 21, 22 so ausgelegt ist, dass ein Verdrehen des Horns 4 gegenüber dem zylindrischen Polkern 19 zwar ohne Werkzeuge allein von Hand ausgeführt werden kann, wobei jedoch eine beträchtliche Reibungskraft zu über­ winden ist. Die verhältnismäßig hohe Reibung zwischen den ge­ nannten Teilen verhindert, dass die Drehstellung des Hornes 4 z. B. durch Vibrationen oder Erschütterungen selbsttätig in unerwünschter Weise verändert wird. Das Horn 4 kann dabei so­ wohl aus einem Kunststoffmaterial als auch aus einem metalli­ schen Material (z. B. Aluminium-Druckguss) gefertigt sein.

Der Hochton-Lautsprecher 30 ist koaxial hinter dem Tiefton- Lautsprecher 2 angeordnet. Er umfasst einen Magnetring 31, eine Membran 32 sowie ein Rückgehäuse 33, welches die Membran 32 an ihrer Rückseite abdeckt. Der Hochton-Lautsprecher 30 ist als Hochton-Kompressionstreiber realisiert. Bei diesem Bautyp wird eine relativ große Membran 32 mit einem Durchmes­ ser im Bereich von z. B. 50 bis 80 mm eingesetzt, und der von der Membran 32 abgestrahlte Schall wird anschließend durch eine Wandlereinheit 34 (sogenannter "Phasenstöpsel", englisch "phase plug") auf einen kleineren Querschnitt 35 komprimiert. Die Wandlereinheit 34 ermöglicht eine definierte Schallfüh­ rung bei der Kompression, wodurch störende Reflexionen und destruktive Schallinterferenzen deutlich reduzierbar sind.

Es wird darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Laut­ sprecheranordnung neben dem vorstehend erläuterten Zwei-Wege- System mit weiteren Lautsprechern ausgerüstet sein kann. Bei einer besonders bevorzugten Realisierung wird in eine Laut­ sprecherbox einerseits die in Fig. 3 dargestellte Zwei-Wege- Lautsprecheranordnung und vertikal darunter liegend ein wei­ terer Tiefton-Lautsprecher (ohne integrierten Hochton-Laut­ sprecher mit Horn) eingebaut. Der weitere Tiefton-Lautspre­ cher kann dabei baugleich mit dem Tiefton-Lautsprecher 2 der erfindungsgemäßen Anordnung sein.

Claims (11)

1. Lautsprecheranordnung mit
einem Tiefton-Lautsprecher (2),
einem Hochton-Lautsprecher (30), der koaxial zu dem Tief­ ton-Lautsprecher (2) angeordnet ist, und
einem dem Hochton-Lautsprecher (30) zugeordneten Horn (4) mit einem bezüglich der Lautsprecherachse rotationsasymme­ trischen Abstrahlverhalten,
gekennzeichnet durch
eine Halterung (20, 21, 22, 23) für das Horn (4), welche so ausgelegt ist, dass das Horn (4) in unterschiedlichen Dreh­ winkelstellungen bezüglich der Lautsprecherachse orientierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung ein Drehlager (20, 21, 22, 23) ist.

3. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager (20, 21, 22, 23) des Horns (4) an der Lautsprecheranordnung eine Verdrehung des Horns (4) manuell ohne die Verwendung von Werkzeugen gewährleistet.

4. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager (20, 21, 22, 23) eine lautsprecherfeste Stützfläche (20, 23) und eine mit der Stützfläche (20, 23) in reibschlüssiger Anlage stehende Gegenfläche (22, 21) des Horns (4) aufweist, wobei die beiden Flächen einander mit ei­ ner die Verdrehemmung bewirkenden Andruckkraft beaufschlagen.

5. Lautsprecheranordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellbereich für die Verdrehung des Horns (4) 0° bis 90° beträgt.

6. Lautsprecheranordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Horn (4) ein CD-Horn ist.

7. Lautsprecheranordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Horn (4) vier in Abstrahlrichtung sich öffnende Wandflächen (6.1, 6.2, 6.3, 6.4) mit einer im Querschnitt im Wesentlichen rechteckförmigen Kontur aufweist.

8. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass erste einander gegenüberliegende Wandflächen (6.3, 6.4) unter einem ersten Öffnungswinkel zueinander orientiert sind,
dass zweite einander gegenüberliegende Wandflächen (6.1, 6.2) unter einem zweiten Öffnungswinkel zueinander orientiert sind, und dass der erste Öffnungswinkel und der zweite Öff­ nungswinkel unterschiedlich sind.

9. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Öffnungswinkel mindestens doppelt so groß wie der zweite Öffnungswinkel ist.

10. Lautsprecheranordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochton-Lautsprecher (30) ein Kompressions-Hochton­ treiber ist.

11. Lautsprecheranordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lautsprecheranordung (2, 4, 30) einen weiteren Tief­ ton-Lautsprecher aufweist, welcher biaxial zu den koaxialen Tiefton- und Hochton-Lautsprechern (2; 30) angeordnet ist.