-
Lautsprecher
für hochwertige
Tonübertragungen
werden bekanntlich in Boxen eingebaut, damit das Signal, das von
der Rückseite
der Lautsprechermembran abgestrahlt und gegenüber dem von der Vorderseite
abgestrahlten Nutzsignal phasenverschoben ist, Wirkungsgrad und
Klangbild der Box nicht negativ beeinflussen kann (d.h. kein "akustischer Kurzschluss" entsteht). Der hinter
dem Lautsprecher liegende Luftraum wird auch als "Kammer" oder Gehäuse bezeichnet.
Damit die Lautsprechermembran von Basslautsprechern, die eine große Amplitude
erreicht und damit eine große
Luftmasse bewegt, sich möglichst
ungehindert bewegen kann, wird bei sog. Bassreflex-Boxen zum Druckausgleich über eine
Ventilationsöffnung
eine Verbindung zwischen der Kammer und der Außenluft hergestellt. Um den
erwähnten
Kurzschluss zu vermeiden, darf diese Verbindung allerdings nicht
direkt, sondern nur über eine
Art Umwegleitung hergestellt werden, die als "Bassreflexrohr", "Reflexkanal" oder "ventilierender Öffnungskanal" bezeichnet wird
und eine Luftsäule bestimmter
Abmessungen umschließt,
in der sich andere Schwingungsverhältnisse einstellen als im Hauptraum
der Kammer. Das Verhältnis
der freien Luftmenge in der Kammer zu der Luftmenge, die vom Reflexkanal
umschlossen wird, spielt für
die Wirkung dieses Reflexkanals eine wesentliche Rolle. Beiträge aus der
Sicht des Autors zu den Grundlagen dieses Zweiges der Akustik sind
ausführlich
in der DE-PS 39 20 041 dargestellt, die auch eine Anordnungs- d.h. Konstruktionsmöglichkeit
für den
Reflexkanal durch Unterteilung des Gehäuses mittels paralleler Innenwände wiedergibt.
-
Das
gleiche Prinzip der Beeinflussung des akustischen Verhaltens von
Lautsprecherboxen wird auch in sog. Bandpässen eingesetzt, akustischen
Filtern mit Lautsprecherwirkung, die nur einen bestimmten Bereich
des Hörspektrums ("Band") durchlassen und
ebenfalls aus lautsprecherbestückten
Gehäusen bestehen.
Die Lautsprecher dieser Bandpässe
befinden sich vollständig
im Innern einer Box. Dazu befindet sich im Innern der Box eine Querwand,
auf die der Lautsprecher montiert ist. Je nachdem, ob nur eine oder
beide sich ergebende Gehäusehälften ventiliert
sind (einfach bzw. doppelt ventilierter Bandpass), spricht man von
Bandpassgehäusen
erster und dritter Ordnung.
-
Bei
handelsüblichen
Bassreflexgehäusen (engl.
bass reflector speaker cabinet) wird vom Hersteller in die ventilierte
Kammer ein im Allgemeinen zylindrisches Bassreflexrohr nach seinen
Vorstellungen, d.h. mit bestimmter Länge und Durchmesser eingesetzt.
Andere Gestaltungen dieses Rohres wurden vorgeschlagen, z.B. in
Spiralform, um ein längeres
Rohr platzsparend unterbringen zu können. Eine individuelle Abstimmung
an die beim Verwender vorhandenen Verhältnisse seines Hörraums,
d.h. an den Raum, in den der erzeugte Schall abgestrahlt werden soll
oder an persönliche
Hörgewohnheiten
ist mit diesen Bassreflexrohren nur sehr eingeschränkt möglich, zumal
hierzu die Box geöffnet
werden müsste. Einer
nachträglichen
Verlängerung
des Bassreflexrohres steht meist die Gehäusegröße im Wege. Wird hingegen das
Rohr gekürzt,
ist diese Kürzung
irreversibel, d.h. man muss mit der einmal gewählten neuen Abstimmung vorlieb
nehmen; Ausprobieren ist also im Allgemeinen nicht mehr möglich – man müsste für jeden
Versuch ein anderes Bassreflexrohr zur Verfügung haben. Hinzu kommt, dass
sich die Garantie des Herstellers von ventilierten Bassgehäusen auf die
von ihm gewählte
Auslegung beschränkt
und daher eine Manipulation (selbst das Öffnen des Gehäuses) ohne
Rücksprache
mit dem Hersteller den Verlust der Garantie zur Folge hat. Eine
besonders übersichtliche,
aber wenig flexible Anordnung schlägt die DE-PS 39 20 041 vor,
bei der ein Reflexkanal von rechteckigem Querschnitt durch Einziehen
von Innenwänden
parallel zu drei Außenwänden gebildet wird,
dessen wirksame Länge
durch die Abmessungen des Gehäuses
fest vorgegeben ist Eine ökonomischere
Lösung
ist der Einsatz sog. Passivmembranen. Eine Passivmembran hat ähnliche
Schwingungseigenschaften wie eine Lautsprechermembran (ohne Schwingspule
und Magnetsystem) und wird in geeigneter Weise vor die Ventilationsöffnung gesetzt. Sie
hat auf die Verbindung zwischen der Kammer und der Außenluft
den gleichen Einfluss wie ein Rohr, jedoch kann man mit Gewichten, die
auf die Passivmembran montiert werden, unterschiedliche Dämpfungsgrade
einstellen, weil deren Massenträgheit
die Auslenkung der Membran verringert. Die Gewichte können von
Herstellern derart ventilierter Bassgehäuse bezogen werden.
-
Eine
weitere Möglichkeit
zur Beeinflussung des Akustikverhaltens von Lautsprecherboxen ist
in der DE-OS 196 47 601 beschrieben. Dabei handelt es sich um näher umschriebene
elektromechanische Mittel, mit denen es möglich sein soll, das Verhalten der
Luftsäule
innerhalb eines Bassreflexrohres zu beeinflussen. Ob diese Vorschläge durchführbar sind,
wurde nicht untersucht. Es handelt sich aber auf jeden Fall um eine
relativ aufwendige Lösung,
deren Erfolg mangels experimenteller Nacharbeitung nicht beurteilt
werden kann.
-
Die
Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Anordnung anzugeben,
mit der eine gegenüber einem
Bassreflexrohr fixer Abmessungen oder einer Passivmembran ökonomischere
Veränderung
des Klangbildes einer Bassreflexbox oder eines Bandpasses möglich ist
und die vor allem den Vorteil hat, dass für eine Veränderung des Klangbilds das
Gehäuse
nicht geöffnet
und auch keine aufwendigeren Manipulationen vorgenommen werden müssen.
-
Gelöst wird
die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Ausgestaltungen sind
in den Unteransprüchen
angegeben. Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur
Beeinflussung des Klangverhaltens der Box bzw. des Bandpasses nach
Anspruch 1, durch teilweises Verschließen der Öffnungen eines in parallele
Kanäle unterteilten
Reflexkanals mittels entsprechender Blenden.
-
Eine
veränderbare
Abstimmung einer mit einem Reflexkanal mit Außenöffnung ausgestatteten Bassreflexbox
bzw. eines Bandpasses wird dadurch erreicht, dass man den Reflexkanal
in mehrere parallele und bevorzugt unterschiedlich weite Teilkanäle unterteilt,
sodass deren Ventilationsöffnungen
wahlweise offengelassen oder mittels Blenden abgedeckt werden, d.h.
unterschiedliche Kanalweiten eingestellt werden können. Wenn
die Öffnung
eines Teilkanals abgedeckt wird, steht dessen Luftsäule nicht
mehr mit dem Außenraum
in Verbindung und ihr Luftvolumen kann dem freien Kammerraum zugerechnet werden,
während
das Volumen der gesamten Luftsäule
innerhalb des Reflexkanals entsprechend abnimmt. Auf diese Weise
lässt sich
das Verhältnis
des von freiem zu isoliertem Luftvolumen und damit das Klangbild
variieren. Mit anderen Worten: Das Volumen jedes durch die Reflexkanalblende
geschlossenen Reflexkanals steht wieder für das freie Gehäusevolumen
zur Verfügung,
d.h. im gleichen Maße,
wie sich das Gehäusevolumen
erhöht,
nimmt das Volumen des Reflexkanals ab. Da die Länge des Reflexkanals immer
gleich bleibt und nur der Querschnitt verändert wird, wird auch jedes
Mal die Resonanzfrequenz bzw. die Abstimmfrequenz des ventilierten
Gehäuses
verändert.
-
Die
zweckmäßige Anzahl
und Länge
der Reflexkanalkammern und die Gestaltung der Blenden hängt von
der Wahl des Lautsprechers und des Gehäusetyps ab und muss durch geeignete
Versuche bestimmt werden.
-
Mit
den bekannten Mitteln, d.h. zylindrischen Bassreflexrohren, lässt sich
die Erfindung verwirklichen, indem man mehrere parallele, vorzugsweise unterschiedlich
weite Rohre zu jeweils getrennten Ventilationsöffnungen führt, für die Deckel zur Verfügung stehen.
Diese Lösung
benötigt
allerdings einen relativ großen
Platz im Gehäuse.
-
Erfindungsgemäß bevorzugt
ist es daher, das Bassreflexrohr durch einen – im Prinzip aus der
DE 39 20 041 bekannten – Kanal
von im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt darzustellen, wie er sich
ergibt, wenn man einen Teil des Boxengehäuses durch Innenwände jeweils
parallel zu einer Seitenwand der Box abteilt, die kürzer als
diese Seitenwand sind. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, die Innenwände abwechselnd
an die Vorder- und Rückwand des
Gehäuses
anzuschließen,
sodass sich ein im Wesentlichen 5-förmiger Kanal ergibt. In der
beigegebenen Abbildung (
1a,
1b)
wird diese Anordnung eines Bassreflexkanals im Querschnitt parallel
zur Vorderwand bzw. zu Boden/Decke schematisch dargestellt (Zeichenerklärung nachstehend). Die
Gestaltung des Bassreflexkanals als Kanal von im Wesentlichen rechteckigem
Querschnitt mit S-förmigem
Verlauf wird als selbständig
erfinderisches Merkmal angesehen.
-
Der
so gebildete Kanal mündet
in eine zugeordnete Gehäuseöffnung von
gleichem Querschnitt nach außen
und kann in einfacher Weise durch Innenwände, die auf den Trennwänden senkrecht
stehen, in Parallelkanäle
unterteilt werden, die in zugeordneten Teilöffnungen münden. Es versteht sich, dass
die Begriffe "Seitenwand", "Vorderwand", "Rückwand", ebenso wie die später verwendeten Begriffe "Boden" und "Decke" sich nur auf eine
zufällige Art
der Aufstellung beziehen, bei der die Gehäuseöffnungen) dem Betrachter zugewendet
ist bzw. sind und sich daraus eine relative Zuordnung der übrigen Außenflächen der
Box ergibt. Sinngemäßes Vertauschen
der Außenflächen oder
eine andere Anordnung der Mündungen
der Reflexkanäle
als in der Figur gezeigt (z.B. seitlich, hinten oder oben bzw. unten)
ist als Äquivalent
zu dem als Beispiel angeführten
Aufbau zu betrachten.
-
Erfindungsgemäß bevorzugt
wird demnach (vgl. 1a, 1b) eine
Unterteilung des Luftraums der Box (B) in der Weise vorgenommen,
dass im Wesentlichen parallel zu einer Außenwand (BA) der Box eine (gegenüber der
Außenwand
verkürzte) erste
Innenwand (W1) und mindestens eine, gegenüber der ersten Innenwand versetzte
weitere Innenwand (W2, W3 usw.) eingesetzt werden, derart, dass sich
ein zu der betrachteten Außenwand
parallel verlaufender, in eine Ventilationsöffnung mündender S-förmiger Kanal mit mindestens
drei Streckenabschnitten (K1, K2, K3...) ergibt. Die Anzahl der
Streckenabschnitte kann natürlich
kleiner oder größer sein
und z.B. von zwei bis fünf
reichen, je nach der benötigten
Länge des
Reflexkanals, was auch von den Abmessungen der Box und dem verwendeten Lautsprechers
abhängt.
-
Der
so gebildete Reflexkanal kann nunmehr mit Hilfe von Trennwänden (T1,
T2, T3 usw.), die auf den Innenwänden
W1, W2, W3... im Wesentlichen senkrecht stehen (man könnte sie
auch als "Stellbretter" bezeichnen), entlang
seiner Längsachse
unterteilt werden. Der Reflexkanal wird also mittels der Trennwände in mehrere
parallele und bevorzugt unterschiedlich weite Teilkanäle aufgeteilt.
Die Unterteilung setzt sich bis zur Ventilationsöffnung nach außen fort
und unterteilt daher auch diese Öffnung;
die Stellbretter schließen
bündig
mit den Rändern
der Ventilationsöffnung
ab. Es ist bevorzugt, die Unterteilung des Reflexkanals so zu gestalten,
dass sich beispielsweise drei Teilkanäle ergeben, deren Querschnitte
sich wie 1:1:2 verhalten, d.h. zwei Kanäle mit jeweils 25 % und ein
Kanal mit 50 % des Gesamtquerschnitts. Eine andere, ebenfalls nur
beispielhafte Aufteilung des Kanalquerschnitts kann im Verhältnis 1:1
oder auch 1/1/1 vorgenommen werden, d.h. die Aufteilung kann im
Prinzip fast beliebig sein. Die Anzahl der Teilkanäle kann
z.B. 2 bis 5 betragen.
-
Eine
Beeinflussung des akustischen Verhaltens der erfindungsgemäßen Box
wird nun dadurch ermöglicht,
dass einzelne Teilöffnungen
wahlweise abgedeckt (d.h. verschlossen) werden können. Dies wird bei einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung dadurch ermöglicht,
dass ein Satz von Blenden (in der 1a, die
das erwähnte Öffnungsverhältnis von
1:1:2 wiedergibt, mit 100, 75, 50 bzw. 25 bezeichnet) zur Verfügung gestellt
wird, von denen jede über
die gesamte Ventilationsöffnung
hinwegreicht und den Teil-Ventilationsöffnungen entsprechende Ausschnitte
(Fenster) aufweist, wobei in dem oben gewählten Beispiel mit drei Parallelkanälen im Querschnittsverhältnis 1:1:2
drei Blenden erforderlich und vier zweckmäßig sind, die wahlweise entweder
eine der 25-%-Öffnungen,
die 50-%-Öffnung,
die 50%-Öffnung
zusammen mit einer der 25-%-Öffnungen
oder die gesamte Ventilationsöffnung
freilassen, d.h. jeweils entsprechende Fenster aufweisen. Auf diese
Weise ergibt sich eine Wahlmöglichkeit
für vier unterschiedliche
Kanalweiten, nämlich
25, 50, 75 und 100% der gesamten Kanalweite. Zwar ist für das Offenlassen
der gesamten Ventilationsöffnung
("100 %") im Prinzip keine
Blende erforderlich, es empfiehlt sich jedoch, auch eine solche "offene" Blende bereitzuhalten,
damit in jedem Falle ein einheitliches Aussehen der Box erzielt
wird, wenn die Ventilationsöffnung
auf der Schauseite der Box angeordnet wird. Es muss überhaupt
betont werden, dass die Ausbildung der Abdeckungen als Blenden (vor
allem, wenn diese auf die Gestaltung der Gehäusefront abgestimmt sind) in
erster Linie aus optisch-ästhetischen
Gründen
geschieht: Um den erfindungsgemäßen akustischen
Effekt zu erzielen, würde
es auch ausreichen, die Öffnungen
mit entsprechenden Deckeln verschließbar zu machen, die in jeweils
eine bestimmte Öffnung
passend eingesetzt werden können.
Für das Anbringen
der Blenden ist es zweckmäßig, um
die Ventilationsöffnung
herum einen Sitz für
die Blenden auszusparen und z.B. mit Einschlagmuttern zu versehen,
die mit entsprechenden Bohrungen in den Blenden fluchten, damit
jeweils eine der Blenden mit dem Gehäuse verschraubt werden kann.
-
Es
versteht sich, dass zur Erzielung des erfindungsgemäßen akustischen
Effekts bzw. dessen Beeinflussung anstelle eines rechteckigen Kanals, der
in Teilkanäle
unterteilt ist, auch mehrere parallele rohrförmige Kanäle entsprechender Länge verwendet
werden können,
deren teilweiser Verschluss mittels geeigneter Deckel allerdings
weniger elegant ist.
-
Die
erfindungsgemäße Anordnung
eines ventilierenden Kanals von im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt
kann gleichermaßen
auf den Bau von Bassreflexboxen wie auch von Bandpässen angewendet
werden. Der Einbau der Kanäle
in einen Bandpass erster und zweiter Ordnung ist im boden/deckenparallelen
Querschnitt entsprechend der 1b den 2a und 2b wiedergegeben,
wobei die in 1b verwendeten Bezugszeichen
sinngemäß gelten.
Die zugeordnet zu 1 dargestellten
Blenden sind natürlich
auch als Zubehör
zu den Bandpässen
erster und zweiter Ordnung zu denken (im letzteren Falle in zwei
Sätzen,
zur Beeinflussung beider Kanalöffnungen).
-
Das
Anordnen von Wänden
im Innern einer Box geschieht praktisch beispielsweise dadurch, dass
man entsprechend geschnittene Stücke
aus dem gleichen Material wie die Wände der Box mit dem Boden und
der Decke der Box sowie abwechselnd mit der Vorder- und Rückwand verleimt,
sodass ein S-förmiger
Kanal entsteht. Entsprechend werden die Stellbretter ("Trennwände") mit den Innenwänden einerseits
und Vorderwand und Hinterwand andererseits verleimt, wobei jeder
gebildete Teilkanal wiederum die erwähnte S-Form hat. Die Bezeichnungen "Vorderwand" und " Hinterwand" beziehen sich, wie bereits
erwähnt,
auf die in den Figuren gewählte
Orientierung. Die handwerkliche Technik der Herstellung von Lautsprecherboxen,
die verwendbaren Materialien usw. sind so allgemein bekannt, dass
sich an dieser Stelle eine ausführlichere
Darstellung erübrigt.
-
Die
erfindungsgemäßen Bassreflexgehäuse bzw.
Bandpässe
können
für alle
Zwecke eingesetzt werden, für
die die herkömmlichen
Geräte
vorgesehen sind, z.B. sowohl für
den mobilen (Auto-HiFi) wie für
den stationären
Betrieb (Home-HiFi und Multikanal-Home Cinema). Sie eignen sich
gleichermaßen für professionelle
Einsätze
(z.B. von Musik-Bands) im Innen- und Außenbereich.