DE112014004165T5

DE112014004165T5 - Lautsprecher mit körnigem Zeolith-Material in einem Tiefziehfolienresonanzvolumen

Info

Publication number: DE112014004165T5
Application number: DE112014004165.3T
Authority: DE
Inventors: Michael Schöffmann; Helmut Wasinger; Josef Herold; Mark Hannah
Original assignee: Knowles IPC M Sdn Bhd
Current assignee: Sound Solutions International Co Ltd
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2016-06-09
Also published as: WO2015037977A3; CN105706460B; WO2015037977A2; US20150072723A1; US9635455B2; CN105706460A

Abstract

Audio-System, das einen elektroakustischen Wandler umfasst, der auf einem Gehäuse montiert ist, das ein Resonanzvolumen bildet, welches mindestens teilweise mit schallabsorbierendem Material gefüllt ist, wobei das Gehäuse mit einer tiefgezogenen Folie realisiert ist, die mindestens teilweise mit Körnern des schallabsorbierenden Materials gefüllt ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Audio-System, das einen elektroakustischen Wandler umfasst, der auf einem Gehäuse montiert ist, das ein Resonanzvolumen bildet, welches mindestens teilweise mit einem schallabsorbierenden Material gefüllt ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Dokument WO 2012/025874 A1 , dessen gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist, offenbart ein Audio-System, das einen elektroakustischen Wandler oder Lautsprecher mit einem Gehäuse umfasst, das ein Resonanzvolumen bildet, um die Qualität des ausgegebenen Schalls zu verbessern. Solche Lautsprecher werden in mobilen Vorrichtungen verwendet und es besteht ein kontinuierliches Bedürfnis, die Größe des Gehäuses des Audio-Systems so weit wie möglich zu verringern, während die Qualität der Audio-Parameter des Lautsprechers und des ausgegebenen Schalls beibehalten wird. Hersteller von Mobilfunktelefonen definieren das Volumen und die Größe der Aussparung für das Audio-System in dem Mobilfunktelefon, in welche der Lautsprecher mit seinem Gehäuse passen muss. Das Audio-System, das in WO 2012/025874 A1 offenbart ist, umfasst ein Granulat aus ballförmigem Zeolith-Material, das einen Teil des Resonanzvolumens ausfüllt. Das Zeolith-Material ist ein schallabsorbierendes Material, welches zu einer virtuellen akustischen Vergrößerung des Volumens des Resonanzraums um mindestens einen Faktor 2 führt. Im Ergebnis kann das Volumen des Gehäuses des Lautsprechers, das den Block aus Zeolith-Material umfasst, im Vergleich zu einem Gehäuse eines Lautsprechers, das mit Luft gefüllt ist, verkleinert werden.
Das Gehäuse eines Lautsprechers, wie das Gehäuse eines Mobilfunktelefons, wird heutzutage durch Spritzgießen eines Kunststoffmaterials, das in eine Spritzform gepresst wird, realisiert, während der Kunststoff erhitzt wird und formbar ist. Für jede Änderung der Form des Gehäuses muss eine neue Spritzform hergestellt werden, was mehrere Wochen an Arbeit mit hohen damit verbundenen Kosten erfordert.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der Erfindung ist es, ein Audio-System geringer Größe für mobile Vorrichtungen bereitzustellen, das eine schnelle und kostengünstige Anpassung an die Abmessungen der Aussparung für das Audio-System bei sämtlichen Arten von verschiedenen mobilen Vorrichtungen ermöglicht. Dieses Ziel wird mit einem Audio-System erreicht, bei welchem das Gehäuse mit einer tiefgezogenen Folie realisiert ist, die mindestens teilweise mit Körnern des schallabsorbierenden Materials gefüllt ist.
Die Verwendung der Tiefziehfolientechnologie für ein Gehäuse, das das Resonanzvolumen für einen Lautsprecher in einem Audio-System bildet, umfasst mehrere Vorteile. Die Form des Gehäuses kann in dem Herstellungsprozess innerhalb von Stunden angepasst werden, und die Kosten zur Realisierung einer solchen neuen Form sind gering. Ferner ist die Wanddicke einer tiefgezogenen Folie geringer als die Wanddicke einer typischen Wand eines geformten Gehäuses eines Lautsprechers. Dies verringert das Gewicht und das Volumen, das für das Audio-System in der mobilen Vorrichtung notwendig ist.
Die Kombination der Verwendung eines Tiefziehfoliengehäuses, das mit Körnern aus schallabsorbierendem Material gefüllt ist, ermöglicht den Vorteil, dass die Körner den größten Teil, wenn nicht das gesamte Volumen des Gehäuses ausfüllen und daher praktisch das verfügbare Rückseitenvolumen für den Lautsprecher vergrößern. Zusätzlich trägt das beinahe vollständig mit Körnern des schallabsorbierenden Materials gefüllte Gehäuse zur mechanischen Stabilität des Gehäuses mit seinen dünnen Wänden, die aus tiefgezogener Folie bestehen, bei.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden anhand der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen offensichtlich und diesbezüglich erklärt. Ein Fachmann wird verstehen, dass diverse Ausführungsformen kombiniert werden können.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Mobilfunktelefons, das ein Audio-System aufweist.
2 zeigt eine detaillierte Schnittansicht des Audio-Systems in dem Mobilfunktelefon aus 1.
3 zeigt eine isometrische Explosionsansicht einer Ausführungsform eines Gehäuses für ein Audio-System.
4 zeigt eine detaillierte Ansicht des Gehäuses für ein Audio-System, das in 3 dargestellt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt ein Mobilfunktelefon 10 in einer Schnittzeichnung. Das Mobilfunktelefon 10 umfasst ein Telefongehäuse 12 und ein Display 14, das eine Schallöffnung 16 aufweist. Eine Aussparung R ist in dem Mobilfunktelefon 10 zur Platzierung eines Audio-Systems 18 gebildet. Das Audio-System 18 umfasst einen elektroakustischen Wandler oder Lautsprecher 20, der auf einem Gehäuse 22 montiert ist. Das Gehäuse 22 ist ausgebildet, um den Lautsprecher 20 innerhalb der Aussparung R des Mobilfunktelefons 10 aufzunehmen und bildet ein Resonanzvolumen 24 für den Lautsprecher 20, um die akustische Leistung des Lautsprechers 20 zu verbessern.
2 zeigt eine Schnittansicht des Audio-Systems 18 gemäß 1. Der Lautsprecher 20 umfasst eine Membran 26 auf einer Oberseite 21 des Lautsprechers 20 und einen Magneten 28 auf der gegenüberliegenden Seite. Der Lautsprecher 20 ist auf dem Gehäuse 22 auf seiner Oberseite 21 montiert.
Um eine kleine Größe des Gehäuses 22 zu ermöglichen, ist das Resonanzvolumen 24 mit schallabsorbierendem Material 30 gefüllt. Die Verwendung von schallabsorbierendem Material führt zu einer virtuellen akustischen Vergrößerung des Resonanzvolumens 24 um mindestens einen Faktor 2. Das schallabsorbierende Material 30 kann ein körniges Zeolith sein, welches in die hohlen Bereiche des Resonanzvolumens 24 gefüllt ist. Dies bietet den Vorteil, dass das schallabsorbierende Material beinahe das gesamte Resonanzvolumen 24 auffüllt, was praktisch das akustische Resonanzvolumen vergrößert.
3 zeigt eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform des Gehäuses 22 des Audio-Systems 18, während 4 eine Schnittansicht des Gehäuses 22 zeigt. Gemäß einer Ausführungsform ist das Gehäuse 22 mit einer tiefgezogenen Folie ausgeführt, welche zum Beispiel ein Polypropylen sein kann. Das Gehäuse 22 umfasst ein Bodenelement 32 aus tiefgezogener Folie und ein Deckelelement 33 aus einer flachen Folie, das ausgebildet ist, um an dem Bodenelement 32 befestigt zu werden. Das Bodenelement 32 besteht aus einer äußeren Seitenwand 34, welche eine Umgrenzung um den Umfang des Bodenelements 32 herum bildet, und einer inneren Seitenwand 36, die im Inneren der äußeren Seitenwand 34 und zu dieser versetzt liegt. Zwischen der äußeren Seitenwand 34 und der inneren Seitenwand 36 und in Verbindung mit der Unterseite jeder Seitenwand ist eine untere Fläche 38 gelegen. Die äußere Seitenwand 34, die innere Seitenwand 36 und die untere Fläche 38 definieren einen Raum 24A, welcher einen Abschnitt des Resonanzvolumens 24 definiert.
Eine obere Fläche 40 des Bodenelements 32 liegt innerhalb der inneren Seitenwand 36 zum Mittelpunkt des Bodenelements 32 hin. Auf der gegenüberliegenden Seite des Bodenelements 32, in dem Raum, der durch die gegenüberliegenden Seiten der inneren Seitenwand 36 und der oberen Fläche 40 definiert ist, befindet sich ein Lautsprecheraufnahmeraum 37, wie in 4 gezeigt. Der Lautsprecher 20, der in 2 gezeigt ist, ist in dem Gehäuse 22 innerhalb des Lautsprecheraufnahmeraums 37 montiert. Die Höhe der oberen Fläche 40 von der unteren Fläche 38 aus gemessen ist geringer als die Höhe der äußeren Seitenwand 34. Mehrere erhobene Vorsprünge 42, 44 liegen auf der oberen Fläche 40 und sind um ihren äußeren Rand herum in der Nähe der Oberseite der inneren Seitenwand 36 beabstandet. Die Höhe der Vorsprünge 42, 44 von der unteren Fläche ist im Wesentlichen dieselbe wie die Höhe der äußeren Seitenwände 34. Das Deckelelement 33 greift in die Oberseite der äußeren Seitenwand 34 und die Vorsprünge 42, 44 ein, wenn es auf dem Bodenelement 32 platziert ist, wie in 4 zu sehen ist. Wenn das Deckelelement 33 auf dem Bodenelement 32 eingreift, ist ein Raum 24B zwischen dem Deckelelement 33 und der oberen Fläche 40 gebildet, welcher auch zum Teil das Resonanzvolumen 24 definiert. Das Deckelelement 33 schließt auch den Raum 24A ab, wodurch das gesamte Resonanzvolumen 24 abgeschlossen wird und wodurch eine Aufnahme des schallabsorbierenden Materials 30 innerhalb des Resonanzvolumens 24 unterstützt wird. Die Räume zwischen den mehreren Vorsprüngen 42, 44 ermöglichen es den Räumen 24A, 24B des Resonanzraums 24 sich in einer Fluidverbindung miteinander zu befinden.
Um zu ermöglichen, dass ein Luftdruck oder Schall von der Membran 24 des Lautsprechers 20 in das Resonanzvolumen 24 des Gehäuses 22 gelangt, umfasst die obere Fläche 40 mehrere Schallöffnungen 46, wie in den 3 und 4 gezeigt ist.
In der in den Figuren beschriebenen und gezeigten Ausführungsform hat das Gehäuse 22 eine im Allgemeinen rechteckige Form, und die innere Seitenwand 36 bildet einen im allgemeinen rechteckigen Lautsprecheraufnahmeraum 37. Ferner sind zwei Vorsprünge 42 entlang der kurzen Seiten der oberen Fläche 40 und zwei Vorsprünge 44 an den mittleren Stellen entlang der längeren Seiten der oberen Fläche 40 gezeigt. Jedoch sollte offensichtlich sein, dass andere Formen für das Gehäuse 22 möglich und von dieser Erfindung vorgesehen sind. Ähnlich sieht die Erfindung verschiedene Anzahlen und Ausbildungen von Vorsprüngen 42, 44 um die obere Fläche 40 vor.
Gehäuse von Audio-Systemen aus dem Stand der Technik werden durch Spritzguss eines Kunststoffmaterials, das in eine Spritzform gepresst wird, während der Kunststoff aufgeheizt wird und formbar ist, realisiert. Die Verwendung der Tiefziehfolientechnologie für das Gehäuse 22, das das Resonanzvolumen 24 für den Lautsprecher 20 in dem Audio-System 18 bildet, bietet mehrere Vorteile gegenüber Gehäusen des Stands der Technik. Die Form des Gehäuses 22 kann in dem Herstellungsprozess innerhalb von Stunden angepasst werden, und die Kosten zur Realisierung einer solchen neuen Form sind gering. Ferner ist die Wanddicke der tiefgezogenen Folie geringer als die Wanddicke einer typischen Wand eines geformten Gehäuses eines Lautsprechers. Dies verringert das Gewicht und das Volumen, das für das Audio-System 18 in dem Mobilfunktelefon 10 notwendig ist. Die Kombination der Verwendung eines Tiefziehfoliengehäuses 22, das mit Körnern eines schallabsorbierenden Materials 30 gefüllt ist, trägt zu der mechanischen Stabilität des Gehäuses 22 mit seinen dünnen, aus Folie hergestellten Wänden bei.
Das Audio-System 18 umfasst ferner eine Leiterplatte 50 mit elektrischen Komponenten zur Schallsignalverarbeitung. Elektrische Federkraftkontakte 52 liegen auf der Seite des Magnets 28 des Lautsprechers 20 und sind ausgebildet, um mit Kontaktbereichen 54 verbunden zu werden, die auf der Leiterplatte 50 liegen. Die Leiterplatte 50 umfasst ferner mindestens eine Schallöffnung 56 in dem Bereich des Magneten 28 des Lautsprechers 20. Diese mechanische Anordnung des Audio-Systems 18 innerhalb des Mobilfunktelefons 10 ermöglicht eine gute Schallbildung und die Verwendung des Resonanzvolumens 24, während die Aussparung R und das Volumen, das für das Audio-System 18 notwendig ist, innerhalb des Mobilfunktelefons 10 klein gehalten werden.
Ein Dichtschaum 58 wird zwischen dem Gehäuse 22 und der Leiterplatte 50 aufgebracht, um den Schall von dem Lautsprecher 20 in die Schallöffnungen 56 und 16 zu führen. Das Gehäuse des Audio-Systems gemäß der Erfindung kann in diversen Formen und Größen auf Grundlage von Volumenanforderungen oder Anforderungen an die akustische Leistung gebildet werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung könnte das Deckelelement des Gehäuses auch aus einer tiefgezogenen Folie gebildet sein. Ferner könnte das Gehäuse, das aus tiefgezogener Folie besteht, aus drei oder mehr Elementen gebildet sein, die aus einer flachen und/oder tiefgezogenen Folie hergestellt sind, die mit einer beliebigen Art von Klebstoff oder lediglich durch ein Zusammenfügen derselbigen während des Erhitzens aneinander befestigt werden.
Praktische Tests haben gezeigt, dass mindestens 50 Prozent des Resonanzvolumens 24 mit schallabsorbierendem Material 30 gefüllt sein sollten, jedoch für eine verbesserte Leistung 80 Prozent oder sogar das gesamte Resonanzvolumen 24 gefüllt sein sollten. Falls vorhanden, kann ein beliebiges verbleibendes Resonanzvolumen 24 des Gehäuses 22, das nicht mit schallabsorbierendem Material 30 gefüllt ist, mit einem Volumenausdehnungsmaterial wie Schaum gefüllt werden. Dies bietet den Vorteil, dass das körnige Zeolith-Material 30 keinen Schall erzeugt, wenn das Mobilfunktelefon 10 geschüttelt wird. Bei einigen Ausführungsformen wird das verbleibende Resonanzvolumen 24 des Gehäuses 22 jedoch überhaupt nicht mit Schall gefüllt werden.
Der Lautsprecher 20 könnte auch auf dem Gehäuse 22 auf seiner Magnetseite montiert werden, wenngleich das Montieren des Lautsprechers auf seiner Membranseite bei Mobilfunktelefonen mit einer kleinen Größe eine bessere Leistung zeigte. Dieser Aufbau ermöglicht ferner ein Fixieren des Lautsprechers 20 mit seinen Kontakten 52 auf der Leiterplatte 50 und eine bessere Kühlung des Lautsprechers 20 während seiner Nutzung. Die Schallöffnungen 46 sind am Besten als Mikroporen realisiert, die mit einem Laser in das Bodenelement 32 eingebrannt sind. Praktische Tests haben gezeigt, dass die Dicke der Wand des Gehäuses mit 0,5 mm oder sogar dünner realisiert werden kann.
Das erfindungsgemäße Audio-System mit einem Gehäuse, das mit einer tiefgezogenen Folie realisiert ist und mit Körnern eines schallabsorbierenden Materials gefüllt ist, könnte bei einer beliebigen Art von Vorrichtung, nicht nur bei Mobilfunktelefonen, verwendet werden.

Claims

Audio-System, wobei das Audio-System Folgendes umfasst: einen elektroakustischen Wandler; und ein Gehäuse, wobei das Gehäuse Folgendes umfasst: einen Lautsprecheraufnahmeraum, der ausgebildet ist, um den elektroakustischen Wandler aufzunehmen; und ein Resonanzvolumen, das von dem Lautsprecheraufnahmeraum getrennt ist, wobei das Resonanzvolumen mindestens teilweise mit Körnern aus schallabsorbierendem Material gefüllt ist, wobei der elektroakustische Wandler an dem Gehäuse in dem Lautsprecheraufnahmeraum montiert ist.
Audio-System nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse ferner Folgendes umfasst: ein Bodenelement; und ein Deckelelement, wobei das Deckelelement an dem Bodenelement fixiert ist.
Audio-System nach Anspruch 2, wobei das Bodenelement aus einer tiefgezogenen Folie gebildet ist und das Deckelelement aus einer flachen Folie gebildet ist.
Audio-System nach Anspruch 3, wobei die tiefgezogene Folie ein Polypropylen ist.
Audio-System nach Anspruch 1, wobei der elektroakustische Wandler Folgendes umfasst: eine Membran, die auf einer Seite des elektroakustischen Wandlers montiert ist; und einen Magneten auf der gegenüberliegenden Seite des elektroakustischen Wandlers, wobei der elektroakustische Wandler an dem Gehäuse auf seiner Membranseite montiert ist.
Audio-System nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse ferner mindestens eine Schallöffnung umfasst, die in der Nähe der Membran liegt, wobei die mindestens eine Schallöffnung die Übertragung von Schall von der Membran zum Resonanzvolumen ermöglicht.
Audio-System nach Anspruch 1, wobei das schallabsorbierende Material ein körniges Zeolith-Material ist.
Audio-System nach Anspruch 1, wobei der elektroakustische Wandler mindestens einen elektrischen Kontakt umfasst und das Audio-System ferner Folgendes umfasst: eine Leiterplatte umfassend: mindestens eine elektrische Komponente zur Schallsignalverarbeitung; mindestens eine Schallöffnung; und mindestens einen Kontaktbereich, der für eine elektrische Verbindung mit dem elektroakustischen Wandler ausgebildet ist, wobei der mindestens eine elektrische Kontakt des elektroakustischen Wandlers elektrisch mit dem mindestens einen Kontaktbereich der Leiterplatte verbunden ist.
Audio-System nach Anspruch 1, wobei mindestens die Hälfte des Resonanzvolumens das schallabsorbierende Material enthält.
Audio-System nach Anspruch 1, wobei mindestens 80% des Resonanzvolumens das schallabsorbierende Material enthalten.
Audio-System nach Anspruch 1, wobei das gesamte Resonanzvolumen das schallabsorbierende Material enthält.
Audio-System nach Anspruch 1, wobei das Resonanzvolumen ferner teilweise mit einem Volumenausdehnungsmaterial gefüllt ist.
Mobilfunktelefon mit einem Audio-System zum Ausgeben von akustischem Schall, wobei das Mobilfunktelefon ein Telefongehäuse umfasst, wobei das Telefongehäuse mit einer Aussparung zur Platzierung des Audio-Systems ausgebildet ist, wobei das Audio-System Folgendes umfasst: einen elektroakustischen Wandler; und ein Audio-System-Gehäuse, wobei das Audio-System-Gehäuse Folgendes umfasst: einen Lautsprecheraufnahmeraum, der ausgebildet ist, um den elektroakustischen Wandler aufzunehmen; und ein Resonanzvolumen, wobei das Resonanzvolumen von dem Lautsprecheraufnahmeraum getrennt ist und mindestens teilweise mit Körnern eines schallabsorbierenden Materials gefüllt ist, wobei der elektroakustische Wandler an dem Audio-System-Gehäuse in dem Lautsprecheraufnahmeraum montiert ist.
Mobilfunktelefon nach Anspruch 13, ferner umfassend ein Display, das mit dem Telefongehäuse verbunden ist, wobei das Display mindestens eine Schallöffnung umfasst, die in der Nähe des Lautsprecheraufnahmeraums liegt, wobei Schall von dem Audio-System in der Lage ist, durch die mindestens eine Schallöffnung in dem Display ausgegeben zu werden.
Audio-System-Gehäuse, wobei das Gehäuse Folgendes umfasst: einen Lautsprecheraufnahmeraum, der ausgebildet ist, um einen elektroakustischen Wandler aufzunehmen; und ein Resonanzvolumen, das von dem Lautsprecheraufnahmeraum getrennt ist, wobei das Resonanzvolumen ausgebildet ist, um Körner eines schallabsorbierenden Materials aufzunehmen.
Audio-System-Gehäuse nach Anspruch 15, ferner umfassend ein Bodenelement und ein Deckelelement, wobei das Bodenelement Folgendes umfasst: eine äußere Seitenwand, die entlang des Umfangs des Bodenelements liegt und eine erste Umgrenzung definiert; eine innere Seitenwand, die im Inneren der äußeren Seitenwand und zu dieser versetzt liegt und eine zweite Umgrenzung definiert; eine untere Fläche, die zwischen der äußeren Seitenwand und der inneren Seitenwand liegt, wobei die untere Fläche mit der Unterseite der äußeren Seitenwand und der Unterseite der inneren Seitenwand verbunden ist; und eine obere Fläche, die im Inneren der inneren Seitenwand liegt und an allen Seiten mit der Oberseite der inneren Seitenwand verbunden ist, wobei die Höhe der oberen Fläche oberhalb der unteren Fläche geringer als die Höhe der äußeren Seitenwand oberhalb der unteren Fläche ist, und wobei das Deckelelement ausgebildet ist, um in die Oberseite der äußeren Seitenwand einzugreifen, wenn es an dem Bodenelement befestigt wird.
Audio-System nach Anspruch 16, wobei der Lautsprecheraufnahmeraum die zweite Umgrenzung umfasst.
Audio-System nach Anspruch 16, wobei das Resonanzvolumen den Raum umfasst, der durch die äußere Seitenwand, die untere Fläche, die innere Seitenwand und das Deckelelement definiert ist.
Audio-System nach Anspruch 16, wobei mehrere beabstandete Vorsprünge entlang des äußeren Rands der oberen Fläche liegen und wobei die Höhe der Vorsprünge oberhalb der unteren Fläche im Wesentlichen dieselbe wie die Höhe der äußeren Seitenwand oberhalb der unteren Fläche ist.
Audio-System nach Anspruch 19, wobei das Deckelelement ausgebildet ist, um mit den mehreren Vorsprüngen in Kontakt zu stehen, wenn das Deckelelement an dem Bodenelement fixiert ist, und wobei das Resonanzvolumen einen Raum zwischen der oberen Fläche und dem Deckelelement umfasst.