DE19620010A1 - Lautsprechersystem mit Satellitengehäuse - Google Patents
Lautsprechersystem mit SatellitengehäuseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft elektroakustische Satelliten-Wandler und
insbesondere ein Lautsprechersystem mit einem nicht
lokalisierbaren Baßgehäuse und Satellitengehäusen, das geeignet
ist, im wesentlichen den gesamten Bereich hörbarer Frequenzen
wiederzugeben.
Ein derartiges Lautsprechersystem mit einem nicht
lokalisierbaren Baßgehäuse zur Wiedergabe des
Baßfrequenzbereiches ist aus der US-PS 5.092.424 bekannt. Das
bekannte Lautsprechersystem weist außergewöhnlich kleine
Satellitengehäuse auf, die den oberen Frequenzbereich
wiedergeben. Dieser obere Frequenzbereich erstreckt sich
üblicherweise oberhalb einer Frequenz am oberen Ende der
Baßfrequenzen, typischerweise im Bereich 150 bis 200 Hz.
Des weiteren wird auf die US-PS 4.932.060 vom 05. Juni 1990 mit
dem Titel "Stereo Electroacoustical Transducing" als
grundlegender Stand der Technik verwiesen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes
elektroakustisches Stereo-Wandlersystem bereitzustellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Lautsprechersystem mit den
Merkmalen des Hauptanspruchs vorgeschlagen. Erfindungsgemäß ist
ein Baßgehäuse vorgesehen, das akustische Energie mit
Spektralkomponenten im Baßfrequenzbereich bis zu einer
vorbestimmten oberen Frequenz abstrahlt, typischerweise im
Bereich 150 bis 200 Hz. Des weiteren ist mindestens ein Treiber
für obere Frequenzen in einem sehr kleinen Gehäuse vorgesehen,
der spektrale Komponenten im hörbaren Frequenzbereich oberhalb
der vorbestimmten oberen Frequenz abstrahlt. Für ein
Stereosystem sind mindestens eine linke und eine rechte dieser
Einheiten für den oberen Frequenzbereich
(Mittelhochtoneinheiten) vorgesehen. Vorzugsweise sind diese
Einheiten mindestens paarweise jeweils links und rechts
vorhanden, wobei die einzelnen Einheiten eines Paares
aneinandergrenzend und um eine gemeinsame Achse gegeneinander
verdrehbar angeordnet sind. Jede Einheit umfaßt einen Treiber,
der benachbart zu und in einem Frontpaneel des Gehäuses
angeordnet ist. Der Treiber umfaßt einen Konus oder eine Membran
mit einem Durchmesser, der etwas kleiner ist als die Höhe
und/oder die Breite des Frontpaneels, das üblicherweise
quadratisch ist. Der Durchmesser der Treiberschwingspule ist
etwa so groß oder größer wie der Radius der Membran. Die
Querschnittsfläche des Gehäuses entspricht über den Großteil der
Gehäuselänge im wesentlichen derjenigen des Frontpaneels. Das
Gehäuse ist mit Kanälen versehen. Der Treiber hat typischerweise
einen Wirkungsgrad β von mindestens 1,6 N²/W, ausgedrückt als
Verhältnis von mechanisch ausgeübt er Kraft zu thermischen
Verlusten, die während der Ausübung dieser Kraft auftreten. Die
Bemessung dieses Wirkungsgrades ist beschrieben in Spalte 6 der
US-PS 5.216.723 mit dem Titel "Permanent Magnet Transducing".
Die Einheit für den oberen Frequenzbereich ist so konstruiert
und ausgeführt, daß sie einen vorbestimmten maximalen
Schallpegel bereitstellt, der mindestens 90 und vorzugsweise 99
oder 105 dB über den gesamten hörbaren Frequenzbereich oberhalb
der vorbestimmten oberen Frequenz beträgt und keinerlei hörbaren
Verzerrungen unterliegt, die üblicherweise einen Meter von dem
Treiber entfernt auf der Treiberachse in einer reflexionsfreien
Umgebung gemessen werden.
Werden Mittelhochtoneinheiten oder Satelliten und das nicht
lokalisierbare Baßgehäuse in einem typischen Hörzimmer
aufgestellt, so können nur die Satelliten lokalisiert werden.
Das bedeutet, daß ein Zuhörer den gesamten Schall als von den
Satelliten kommend empfindet, obwohl er auch die von dem nicht
lokalisierbaren Baßgehäuse abgestrahlten Baßspektralkomponenten
wahrnimmt. Das Baßgehäuse kann versteckt sein, wobei alle frei
zugänglichen Öffnungen von Kanälen an der Außenwand des
Baßgehäuses frei zugänglich sind. Typischerweise beträgt der
Abstand zwischen jedem Satelliten und dem nicht-lokalisierbaren
Baßgehäuse weniger als etwa 10 Meter.
In Ausgestaltung der Erfindung ist an der Rückseite des
Gehäuses ein zweipoliger Stecker vorgesehen, der so ausgelegt
ist, daß Anschlußleitungen mit geringerer Drahtstärke des
Treibers innerhalb des Gehäuses mit Leitungen größerer
Drahtstärke außerhalb des Gehäuses zur Verbindung der Treiber
mit dem Verstärker miteinander verschaltet werden können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der hintere Teil des
Gehäuses so konstruiert und ausgelegt, daß er zwischen dem
Treiber und dem Eingang des Hauptkanals eine akustische Impedanz
bildet, die zur Unterdrückung der Übertragung spektraler
Komponenten oberhalb einer vorbestimmten mittleren Frequenz
dient, die typischerweise in der Größenordnung von 800 Hz liegt.
Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren Merkmalen und
Vorteilen dargestellt und unter Bezugnahme auf die Zeichnung
ausführlich beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische und perspektivische Darstellung
des prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäßen
elektroakustischen Satelliten-Wandlersystems,
Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Einheit für den oberen
Frequenzbereich,
Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Diametralebene eines
erfindungsgemäßen Treibers,
Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung eines teilweise
aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Gehäuses,
Fig. 5A und 5B zeigen die Verbesserung der Streufluß
eigenschaften eines erfindungsgemäßen Treibers in Fig.
5B im Vergleich zu einer herkömmlichen Topfmagnet
struktur in Fig. 5A,
Fig. 6 zeigt den Frequenzgang der erfindungsgemäßen Einheit
für den oberen Frequenzbereich ohne zusätzliche Masse-
Federung zwischen Treiber und dem Auslaß des
Hauptkanals,
Fig. 7 zeigt den gemittelten Frequenzgang der erfindungs
gemäßen Einheit für den oberen Frequenzbereich ohne
zusätzliche Masse-Federung zwischen Treiber und dem
Auslaß des Hauptkanals in einem Raum,
Fig. 8 zeigt den verbesserten gemittelten Frequenzgang der
erfindungsgemäßen Einheit für den oberen
Frequenzbereich mit zusätzlicher Masse-Federung
zwischen Treiber und dem Auslaß des Hauptkanals in
einem Raum,
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung des Gehäuses mit
Hauptkanal und innerer Zwischenschallwand mit einem
Zwischenkanal, der die zusätzliche Masse-Federung
zwischen dem Treiber und dem Kanalauslaß darstellt,
Fig. 10 ist eine schematische Schnittdarstellung des
erfindungsgemäßen Gehäuses der Einheit für den oberen
Frequenzbereich mit einem Teilkanal aus halbstarrem
Schaum,
Fig. 11A, 11B und 11C zeigen eine perspektivische Dar
stellung, eine Draufsicht bzw. eine Schnittdarstellung
des Verbindungssteckers zum Verbinden des Treibers mit
externer Verkabelung,
Fig. 12 ist eine perspektivische Darstellung einer vorteilhaf
ten Weise, eine Verbindung zwischen einem Ausgangsan
schluß und einem Schwingspulenende unter Verwendung
einer an einem Ankersockel angelöteten Quetschver
bindung herzustellen,
Fig. 13 ist eine teilweise Darstellung eines Schwingspulen
kabelendes mit daran befestigter Quetschverbindung und
Fig. 14A, 14B und 14C zeigen verschiedene Kabelenden.
Fig. 1 zeigt eine bildliche Darstellung des prinzipiellen
Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems. Ein Baßgehäuse 11
empfängt linke und rechte Stereo-Eingangssignale an
Eingangsanschlüssen 11LI, 11RI und liefert linke und rechte
Signale für den oberen Frequenzbereich mit Spektralkomponenten
oberhalb der vorbestimmten oberen Frequenz an Satellitenaus
gangsanschlüssen 11LS, 11RS, die mit jeweils einer linken und
rechten Einheit 12L, 12R für obere Frequenzen verbunden sind.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer
erfindungsgemäßen Einheit für den oberen Frequenzbereich (im
folgenden als "Mittelhochtoneinheit" bezeichnet) mit einem
oberen Gehäuse 12A, das drehbar mit einem unteren Gehäuse 12B
verbunden ist.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht mit einem teilweisen Schnitt entlang
der Diametralebene einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Treibers. Der Treiber umfaßt einen Konus 21, einen Magneten 22,
einen zentralen Polschuh 23 und einen Topf 24. In einem
Luftspalt 26 zwischen dem zentralen Polschuh 23 und einem
Flansch 24A des Topfes 24 ist die Schwingspule 27 angeordnet. An
dem Topf 24 sind Endabschnitte 33 ausgebildet, die mit einem
Korb 28 verbunden sind, der den Fluß im wesentlichen im Gehäuse
einschließt. Das bedeutet, daß der Topf 24 eine magnetische
Struktur zum Verringern des magnetischen Streuflusses darstellt,
mit einer ringförmigen Erweiterung 24A und einem Luftspalt
zwischen dem Ende der Erweiterung und einem benachbart zu der
Schwingspule 27 liegenden Topfabschnitt. Die Ausgangsanschlüsse
der Schwingspule sind nicht an der Unterseite des Konus 21
befestigt und sind mit Anschlußklemmen 30 verbunden, von denen
eine in Fig. 3 dargestellt ist. Eine weitere (nicht sichtbare)
Anschlußklemme befindet sich diametral gegenüberliegend und
erstreckt sich ebenfalls im wesentlichen parallel zur
Treiberachse und steht nicht in Kontakt mit dem Konus 21. Ein
Vorteil, die Ausgangsanschlüsse der Schwingspule nicht in
Kontakt mit dem Konus zu bringen, liegt darin, daß die
Konusmasse reduziert wird, verglichen mit demselben Konus, an
dessen Oberfläche Schwingspulenanschlüssen befestigt sind. Dies
hilft das Hochfrequenzverhalten des Treibers zu verbessern. Ein
weiterer Vorteil ist die Beseitigung einer asymmetrischen
Massenbelastung, die auftritt, wenn die Anschlüsse den Konus
beaufschlagen.
Fig. 5A zeigt den Feldlinienverlauf der magnetischen Flußdichte
für einen herkömmlichen Topf und Fig. 5B zeigt den
Feldlinienverlauf für einen Topf mit Endabschnitten 33.
Die Einfassung 32 und die Spinne 31 stellen Aufhängungspunkte
für eine doppelte Aufhängung dar, die eine axiale Bewegung des
Konus 21 und der Schwingspule 27, jedoch keine laterale Bewegung
gestatten. Die Schwingeinheit des Treibers umfaßt zwei flexible
Elemente an zwei unterschiedlichen axialen Orte, nämlich die
Einfassung 32 und die Spinne 31. Die Schwingeinheit ist auf
einer starren Untereinheit angeordnet, die am besten in Fig. 3
zu erkennen ist. Die Untereinheit umfaßt einen Korb 28, der
getrennt von der magnetischen Struktur ausgeführt ist, wobei die
magnetische Struktur den Topf 24, den Magneten 22 und den
zentralen Polschuh 23 umfaßt. Vorteilhafterweise wird die
Schwingeinheit auf der starren Untereinheit befestigt, um eine
Untereinheit zu bilden. Diese Untereinheit wird dann mit der
magnetischen Struktur zusammengesetzt, um den Treiber zu bilden.
Die Spinne 31 verfügt über ein entsprechend relativ großes
Verhältnis von äußerem zu innerem Durchmesser und liefert mit
nur zwei Rollen eine ausreichende reziproke Steifigkeit, um eine
angemessene Bewegung der Schwingspule 27 in dem Gehäuse zu
gestatten. Der Magnet 22 ist aus einem Material wie
beispielsweise Neodym-Eisen-Bor oder einem anderen auf Seltenen
Erden basierenden geeigneten magnetischen Material.
Eingeschlossene Luftmengen in Löchern 34 des Korbes 28 und in
Löchern des Schwingspulenkörpers 35 resonieren mit dem
Luftvolumen unter der Staubkappe 36 und dem Luftvolumen 37 unter
dem Konus 21, um ungewünschte Resonanzen bereitzustellen. In
Fig. 6 ist die Auswirkung dieser Resonanzen auf den
Frequenzgang des Konus und des Hauptkanals einer
Mittelhochtoneinheit ohne Impedanzelemente zwischen Membran und
dem Hauptkanalausgang dargestellt. Die fett gezogene Linie gibt
den Frequenzgang der Ausgabe des Hauptkanals im Nahfeld wieder,
während die schwächere Linie die vergleichbare Nahfeld-Ausgabe
des Lautsprecherkonus wiedergibt. Unterhalb von ungefähr 800 Hz
agiert der Hauptkanal als ideales konzentriertes Element, indem
er zwischen ungefähr 130 und 400 Hz die erwünschte Ausgabe für
das System bereitstellt. Oberhalb von ungefähr 800 Hz treten
unerwünschte Resonanzmoden auf, die zwischen ungefähr 1300 und
2600 Hz etwa so groß oder größer sind wie die Ausgabe des Konus.
Das resultierende mittlere Frequenzverhalten des Systems als
Ganzes, wenn es in einem Raum verwendet wird, ist in Fig. 7
dargestellt. Im Diagramm der Fig. 7 treten die zwei höchsten,
von Wellenleitermoden des Hauptkanals hervorgerufenen Spitzen im
Frequenzband von ungefähr 1000 Hz bis ungefähr 3000 Hz auf.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung einer akustischen
Impedanz zwischen dem Konus und dem Hauptkanal in Form eines
Zwischenkanals. In dem Gehäuse 43 ist das Hauptvolumen durch
eine abgedichtete Schallwand 47 zwischen dem Ausgangskanal 45
und dem Treiber 44 in Teilkammern 41, 42 unterteilt, wobei sich
die vordere Teilkammer 41 zwischen dem Treiber 44 und der
Schallwand 47 und die hintere Teilkammer 42 zwischen der
Schallwand 47 und dem Ausgangskanal 45 befindet. Die zwei
Teilkammern sind mittels eines Zwischenkanals 46 miteinander
verbunden, der in der ansonsten abgedichteten Schallwand
angeordnet ist und der auf seine eigene Resonanz eines
konzentrierten Elements abgestimmt ist, wobei diese Resonanz bei
einer Frequenz liegt, die typischerweise mindestens eine Oktave
oberhalb der Resonanz des konzentrierten Elements und mindestens
eine Oktave unterhalb der Übertragungsleitungsresonanzfrequenzen
des Hauptkanals liegt. Bei niedrigeren Frequenzen als dieser
abgestimmten Frequenz des Zwischenkanals ist der Zwischenkanal
46 effektiv offen und der Hauptkanal arbeitet normal als
akustische Masse. Bei höheren Frequenzen als der abgestimmten
Frequenz des Zwischenkanals ist der Zwischenkanal 46 effektiv
geschlossen, wodurch der Hauptausgangskanal 45 von dem Treiber
abgedichtet wird, so daß das effektive Volumen hinter dem
Treiber dem der Teilkammer 41 entspricht. Dieser Abdichteffekt
verhindert, daß der Treiber die Übertragungsleitungsresonanzen
des Hauptausgangskanals 45 überschreitet. Die abgestimmte
Frequenz des Zwischenkanals liegt vorteilhafterweise mehr als
eine Oktave oberhalb der Systemresonanz, wodurch sichergestellt
wird, daß bei Frequenzen, bei welchen der Zwischenkanal 46
effektiv geschlossen ist, die gegenüber dem Treibermotor
wirkende mechanische Impedanz von der Schwingmasse des Treibers
anstatt dem effektiven Volumen gesteuert wird und daß die
Effizienz des Systems nicht beeinträchtigt wird, wenn sich das
effektive Volumen hinter dem Treiber von der Summe der Volumina
beider Teilkammern 41, 42 in das Volumen nur der vorderen
Teilkammer 41 ändert.
Bei hohen Signalpegeln in der Nähe der abgestimmten Frequenz des
Zwischenkanals können die Übertragungsleitungsmoden des
Hauptausgangskanals 45 immer noch durch Rauschen angeregt
werden, das durch Luftturbulenzen in dem Zwischenkanal 46
verursacht wird und Spektralkomponenten bei den Frequenzen der
halben Wellenlänge des Hauptausgangskanals 45 aufweist. Eine
derartige Anregung wird verhindert, indem der Zwischenkanal 46
und die Schallwand 47 aus halbstarren und halbatmungsfähigen
(porösen) Materialien gefertigt wird.
Fig. 10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Gehäuses
der Mittelhochtoneinheit mit der Anordnung 48 des Zwischenkanals
aus halbstarrem Schaum. Diese Struktur bildet die innere
Schallwand 47, die teilweise durchlässig ist, aber einen
Widerstand für Luftstrom darstellt. Demgemäß kann ein gewisser
Anteil des Luftstroms zwischen der vorderen Teilkammer 41 und
der hinteren Teilkammer 42 den Zwischenkanal 46 umgehen, wodurch
die Luftstromgeschwindigkeit in dem Zwischenkanal 46 verringert
wird. Die poröse Schallwand 47 wirkt auch als akustisches
Filter, das Energie vernichtet. Da das Material auch flexibel
und verlustbehaftet ist, wird einige Energie durch mechanische
Dämpfung vernichtet, wenn die Vorrichtung als Reaktion auf den
akustischen Druck vibriert. Strömungswiderstand, akustischer
Widerstand und andere Eigenschaften des Materials steuern einen
Teil der Volumengeschwindigkeit des Flusses durch die Öffnung.
Ein zu offenes Material macht den Zwischenkanal 46 unwirksam
während ein zu geschlossenes Material den Zwischenkanal 46
turbulent macht. Eine bevorzugte Form des Materials ist
Polyester-Polyurethan-Schaum mit einer Dichte von 32 kg/m³ (2
lb/cu·ft) und 27,6 Poren pro Zentimeter (70 Poren/linear inch),
der unter dem Warennamen "Pyrell" von FOAMEX erhältlich ist.
Andere poröse Materialien verfügen über akzeptable
Eigenschaften. Diese Struktur stellt ein leicht einzusetzendes,
vorgeschnittenes und angepaßtes Stück Schaummaterial dar, das
darüber hinaus die gewünschte akustische Dämpfung sowie die
gewünschten isothermischen Eigenschaften aufweist.
Das dargestellte Teil 48 wirkt als Zwischenkanal 46 und
Schallwand 47 und bietet eine akustische Dämpfung mit
isothermischem Material aus einem vernetzten Schaum. Dieser
Schaum verbindet akustischen Widerstand und isothermische
Eigenschaften, wie sie typischerweise von akustischer Wattierung
bereitgestellt werden, und stellt somit ein Material min
geeigneter Porosität, Flexibilität und mechanischen
Dämpfungseigenschaften für den Zwischenkanal 46 und die
Schallwand 47 dar. Des weiteren sind Form und Abmessungen so
gewählt, daß bei richtigem Einsatz in das Gehäuse eine flache
Frontpartie vorliegt, die eben mit den Kanalwänden abschließt
und die innere Schallwand 47 bildet. Die leicht zu groß
ausfallende Dimensionierung und die mäßige Flexibilität des
Schaums sorgen für die gewünschte akustische Abdichtung um die
gesamte Schallwand 47 herum. Der rechteckige Ausschnitt in der
Mitte des Schaumteils bildet zusammen mit der ebenen Oberfläche
des Gehäuses, die es beaufschlägt, den Zwischenkanal 46. Die
weiteren Oberflächen des Schaumteils sind so profiliert, daß sie
den Großteil der hinteren Teilkammer 42 ausfüllen und dabei
Volumina in gewünschter Größe vor dem Hauptausgangskanal 45 und
hinter dem Treiber freilassen, um bei niedrigen Frequenzen einen
Luftstrom zu gestatten. Durch die Auswahl von Eigenschaften, die
isothermische Zyklen erleichtern, wird das effektive akustische
Volumen durch das Materialvolumen typischerweise vergrößert.
Fig. 8 zeigt den gemittelten Frequenzgang des Treibers für
obere Frequenzen in einem Raum, wobei der Treiber zusätzlich die
in Fig. 10 gezeigte Struktur aufweist. Der Frequenzgang in
Fig. 8 weist die unerwünschten Resonanzen zwischen 1000 Hz und
3000 Hz nicht mehr auf.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung, das es erleichtert, die
gewünschten Schallabstrahleigenschaften bei kleinen
Gehäusegrößen zu erreichen, ist der Durchführungsstecker zum
Herstellen einer Verbindung von außerhalb des Gehäuses mit einem
oder beiden Treibern. Das externe Kabel zum Verbinden jeder
Mittelhochtoneinheit mit dem Baßgehäuse verfügt
vorteilhafterweise über eine Impedanz, die klein ist verglichen
mit derjenigen der Treiber in den Gehäusen. In einem
Ausführungsbeispiel werden für diese Verbindung Kabel einer
Länge von 6 Metern (20 feet) mit an jedem Ende angeformtem
Raststecker verwendet, mit einem Draht einer Dicke von etwa 1,2
bis 1,3 mm (18 gauge wire), der in einer Buchse mit 1,708 cm
(0,6725 inches) Durchmesser endet und mit Steckern zum Verbinden
von 1,14×1,14 cm² (0,45×0,45 inch²) Stiften mit einem
Zwischenraum von 0,396 cm (0,156 inches).
Die Verbindungen zwischen dem Treiber und dem
Durchführungsstecker in dem Gehäuse können mit viel kleinerem
und flexiblerem Kabel ausgeführt sein, da der Abstand nur wenige
Zentimeter beträgt und die Impedanz dieses kurzen Kabels
verglichen mit derjenigen des Treibers vernachlässigbar ist.
Diese Drähte können bequemerweise in einem kleinen
Standardstecker enden, beispielsweise in einem lösbaren
Quetschstecker. Dieser Stecker verbindet mit 0,635×0,635 cm²
(0,25×0,25 inch²) Stiften mit einem Zwischenraum von 0,249 cm
(0,098 inch). Der Durchführungsstecker in dem Gehäuse stellt
eine luftdichte Verbindung zwischen außenliegenden und
innenliegenden Steckern bereit, die Steckerstifte mit
verschiedenen Querschnitten getrennt durch verschiedene
Zwischenräume aufweisen. Dieses Merkmal der Erfindung bildet
jede Durchführung als Einzelelement aus, das wechselnde
Querschnittsflächen aufweist und gebogen ist, so daß beim
Anformen an einen Träger mit einem zweiten Steckerstift der
gewünschte Zwischenraum (pitch) an jedem Ende des Steckers
erzielt wird, wie es in der perspektivischen Darstellung der
Fig. 11A, der Draufsicht der Fig. 11B und der
Schnittdarstellung der Fig. 11C gemäß der Schnittlinie C-C der
Fig. 11B gezeigt ist.
Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer vorteilhaften
Anordnung zum Verbinden einer Zuleitung mit dem Ende einer
Schwingspule. Die Schwingspule 27 umfaßt eine Wickelschablone
27F und eine Wicklung 27W eines Schwingspulen-Einzeldrahtes, der
in einer Quetschverbindung 27C endet. Die Wickelschablone 27F
trägt einen leitenden Ankersockel 27P, an den sowohl die
Quetschverbindung 27C als auch das Ende des Zuleitungsbündels 58
angelötet ist. Fig. 13 zeigt eine vergrößerte Darstellung der
Quetschverbindung 27C, die an dem Ende der Wicklung 27W
angebracht ist. Die Quetschverbindung 27C ist üblicherweise aus
verzinntem oder verkupfertem Messing und der Wicklungsdraht 27W
für die Schwingspule ist üblicherweise ein Einzeldraht #30 AWG (American Wire Gage)
oder kleiner. Fig. 13 zeigt typische Abmessungen in inches.
Die Fig. 14A, 14B und 14C zeigen die Endansichten eines
anodisierten Aluminiumdrahtes, eines isolierten Kupferdrahtes
bzw. eines isolierten kupferplattierten Aluminiumdrahtes.
Dieses Merkmal der Erfindung hat eine Anzahl von Vorteilen. Die
Erfindung ermöglicht den schnellen und wiederholbaren
Endverschluß eines Schwingspulendrahtes und ist insbesondere
dort von Nutzen, wo Raum stark begrenzt ist, wie beispielsweise
bei dem erfindungsgemäßen Treiber. Indem eine sehr kleine
Quetschverbindung verwendet wird, die die Verbindung der
Spannungsquelle mit der Schwingspule darstellt, kann ein
Einzeldraht aus dünnem Magnetdraht oder Aluminumdraht in
gasdichter Weise eingefaßt werden. Die Quetschverbindung erzeugt
eine gute elektrische Verbindung, ohne Isolierung von dem Draht
abzulösen und ohne das Drahtende vorzuverzinnen. Die
Quetschverbindung erlaubt den wiederholbaren elektrischen
Endverschluß von Aluminiumdraht, der schwierig ohne
Korrosionsnebenerscheinungen zu verlöten ist. Die
Quetschverbindung selbst kann an einem Sockel oder einem
Substrat durch Anlöten sicher verankert werden.
Dieses Merkmal der Erfindung verringert das Brechen von Drähten,
erzeugt Verbindungen ohne korrodierende Chemikalien und
gestattet eine gute, gasdichte Verbindung sowie ein Anbringen
der Zuleitung in einer Weise, die die Dauerhaltbarkeit der
Zuleitung verlängert.
Das erfindungsgemäße Gehäuse verfügt vorteilhafterweise über ein
Volumen von weniger als 250 cm³ und einen Treiber mit einem
äußeren Konusdurchmesser von vorteilhafterweise weniger als
ungefähr 5 cm, um hörbare spektrale Komponenten in dem Bereich
oberhalb der oberen Frequenz mit Ausgangspegeln von in der Höhe
von 105 dB Schalldruckpegel bei einem Meter Entfernung ohne
hörbare Verzerrung abzustrahlen. Der Treiber hat ein
Aufhängungssystem, das eine relativ große Spitze-Spitze-Bewegung
für einen derart kleinen Konus gestattet (typischerweise 3,5 mm
Spitze-Spitze-Auslenkung), die im wesentlichen eine lineare
Funktion der Signalamplitude ist, die für diese Auslenkung an
die Schwingspule angelegt wird. Die Mittelhochtoneinheit ist
gekennzeichnet durch eine Kanal-Masse-Resonanz, die die
Auslenkung des Konus in diesem Bereich hält. Die Motorstärke ist
ungewöhnlich groß für einen solchen kleinen Treiber. Als weitere
Merkmale sind Strukturen zum Unterdrücken unerwünschter
parasitärer Resonanzen und kleine zusätzliche Strukturen zum
Einschließen magnetischer Felder zum Vermeiden von
Interferenzen, wie beispielsweise bei Bildröhren, vorgesehen.
Das Gehäuse umfaßt einen neuartigen Durchführungsstecker zum
Erstellen einer Verbindung zwischen dünnen, zum Treiber
führenden Drähten und dickeren, zum Verstärker führenden
Drähten.
Weitere Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen beschrieben.
Claims (36)
1. Lautsprechersystem mit mindestens einer Einheit für den
oberen Frequenzbereich zum Abstrahlen akustischer Energie
mit Spektralkomponenten im hörbaren Frequenzbereich oberhalb
einer vorbestimmten oberen Frequenz, wobei die mindestens
eine Einheit für den oberen Frequenzbereich ein mit Kanälen
versehenes Gehäuse mit einer Frontplatte vorbestimmter Höhe
und Breite aufweist und in dem Gehäuse benachbart zu der
Frontplatte ein Lautsprechertreiber aufgenommen ist, der
einen Konus und eine Schwingspule umfaßt, wobei der
Durchmesser des Konus etwas kleiner ist als die vorbestimmte
Höhe und/oder Breite der Frontplatte und der Durchmesser der
Schwingspule größer ist als der halbe Durchmesser des Konus,
und wobei das Gehäuse einen durch eine akustische Masse
gekennzeichneten Hauptkanal und ein durch eine akustische
Federung gekennzeichnetes inneres Volumen umfaßt, um in der
Nähe der vorbestimmten oberen Frequenz eine Masse-Federung-
Grundresonanzfrequenz zu erzeugen, die die maximale
Auslenkung der Membran in vorbestimmten Grenzen hält, um
einen vorbestimmten maximalen Schallpegel für die spektralen
Komponenten innerhalb des hörbaren Frequenzbereichs oberhalb
der vorbestimmten Frequenz ohne hörbare Verzerrung
bereitzustellen.
2. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Treiber eine topfartige Magnetstruktur aufweist, an
welcher eine ringförmige Erweiterung (24A) ausgebildet ist
mit einem Luftspalt zwischen dem Ende der Erweiterung (24A)
und einem benachbart zu der Schwingspule (27) liegenden
Topfabschnitt, um den magnetischen Streufluß zu verringern.
3. Lautsprechersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine Schallwand (47) und
einen in der Schallwand (47) angeordneten Zwischenkanal (46)
aufweist, wobei die Schallwand (47) das Gehäuse in eine
benachbart zu dem Treiber liegende innere Teilkammer (41)
und eine benachbart zu dem Hauptkanal liegende äußere
Teilkammer (42) aufteilt, und wobei der Zwischenkanal (46)
eine akustische Masse aufweist und die äußere Teilkammer
(42) über eine reziproke Steifigkeit verfügt, um eine
Resonanzfrequenz der akustischen Masse des Zwischenkanals
(46) und der akustischen Federung der Teilkammer (42) zu
erzeugen, die mindestens eine Oktave oberhalb der Masse-
Federung-Grundresonanzfrequenz liegt.
4. Lautsprechersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zwischenkanal (46) in einem in dem Gehäuse
angeordneten halbstarren Schaumstoff ausgebildet ist.
5. Lautsprechersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der halbstarre Schaumstoff dazu ausgelegt ist, stehende
Wellen zu unterdrücken und die Schallwand (47) zu bilden.
6. Lautsprechersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß in einer Wand des Gehäuses ein
Durchführungsstecker vorgesehen ist, der ein inneres
Anschlußpaar aufweist, das mit einem äußeren Anschlußpaar
verbunden ist, wobei die Querschnittsfläche jedes äußeren
Anschlusses von der Querschnittsfläche jedes inneren
Anschlusses verschieden ist und der Abstand zwischen den
inneren Anschlüssen und der Abstand zwischen den inneren
Anschlüssen von dem Abstand zwischen den äußeren Anschlüssen
verschieden ist, und wobei jeder der Anschlüsse der
Anschlußpaare aus einem kontinuierlichen Leiter besteht.
7. Lautsprechersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein von der mindestens einen
Einheit für den oberen Frequenzbereich (12L, 12R) separat
ausgebildetes Baßgehäuse (11) vorgesehen ist, das mit der
Einheit für den oberen Frequenzbereich (12L, 12R) verbindbar
ist und dazu geeignet ist, akustische Energie abzustrahlen
mit spektralen Komponenten im Baßfrequenzbereich unterhalb
der vorbestimmten oberen Frequenz.
8. Lautsprechersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Baßgehäuse (11) ein nicht-lokalisierbares Baßgehäuse
ist, so daß nur die mindestens eine Einheit für den oberen
Frequenzbereich lokalisierbar ist.
9. Lautsprechersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Einheiten (12L, 12R) für den oberen Frequenzbereich
vorgesehen sind, wobei der Abstand zwischen den beiden
Einheiten (12L, 12R) und dem nicht lokalisierbaren
Baßgehäuse (11) weniger als etwa 10 Meter beträgt.
10. Lautsprechersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte obere Frequenz
etwa 200 Hz beträgt.
11. Lautsprechersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Treiber einen Wirkungsgrad β
von mindestens 1,6 N²/W aufweist.
12. Lautsprechersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Gehäuses weniger
als etwa 250 cm³ beträgt.
13. Lautsprechersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte maximale
Schallpegel auf der Treiberachse etwa einen Meter vor der
Einheit für den oberen Frequenzbereich über im wesentlichen
den gesamten hörbaren Frequenzbereich oberhalb der
vorbestimmten oberen Frequenz mindestens 90 dB beträgt.
14. Lautsprechersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schallpegel mindestens 99 dB beträgt.
15. Lautsprechersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schallpegel mindestens 105 dB beträgt.
16. Lautsprechersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Konus
höchstens etwa 5 cm beträgt.
17. Lautsprechersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Treiber einen Motor mit
einer an dem Konus angebrachten Schwingspule (27) umfaßt.
18. Lautsprechersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspule (27) eine
Wickelschablone (27F) einen leitenden Sockel (27P) aufweist,
wobei eine Schwingspulenwicklung mit einem Ende in einer
Quetschverbindung (27C) angeordnet ist, die an den
Ankersockel (27P) angelötet ist.
19. Lautsprechersystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Zuleitung vorgesehen ist, die mit einem Ende an den
Ankersockel (27P) angelötet ist.
20. Lautsprechersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Treiber eine magnetische
Struktur, eine separat von der magnetischen Struktur
ausgebildete starre Untereinheit sowie eine Schwingeinheit
umfaßt, wobei die Schwingeinheit entlang der Treiberachse
beweglich ist und ein erstes und ein zweites flexibles
Element aufweist, die an der starren Untereinheit an Orten
angebracht sind, die beabstandet zueinander auf der
Treiberachse angeordnet sind.
21. Lautsprechersystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß die starre Untereinheit ein Korb (28) ist, daß die
magnetische Struktur einen Topf (24), einen zentralen
Polschuh (23) und einen Permanentmagneten (22) umfaßt und
daß die Schwingeinheit einen Konus (21), eine Schwingspule
(27), eine Einfassung (32) und eine Spinne (31) umfaßt,
wobei die Einfassung (32) das erste flexible Element ist und
die Spinne (31) das zweite flexible Element ist.
22. Lautsprechersystem mit mindestens einer Einheit (12L, 12R)
für den oberen Frequenzbereich zum Abstrahlen akustischer
Energie mit Spektralkomponenten im hörbaren Frequenzbereich
oberhalb einer vorbestimmten oberen Frequenz von etwa 200
Hz, wobei die mindestens eine Einheit (12L, 12R) für den
oberen Frequenzbereich einen Lautsprechertreiber umfaßt, der
eine Treiberachse mit einem Konus eines Durchmessers von
weniger als etwa 5 Zentimeter aufweist, wobei der Treiber
einen Wirkungsgrad β von mindestens 1,6 N²/W aufweist und
wobei die Einheit (12L, 12R) für den oberen Frequenzbereich
derart ausgelegt ist, daß sie einen vorbestimmten maximalen
Schallpegel auf der Treiberachse etwa einen Meter vor der
Einheit (12L, 12R) für den oberen Frequenzbereich über im
wesentlichen den gesamten hörbaren Frequenzbereich oberhalb
der vorbestimmten oberen Frequenz mindestens 105 dB
bereitstellt.
23. Lautsprechersystem mit mindestens einer Einheit (12L, 12R)
für den oberen Frequenzbereich zum Abstrahlen akustischer
Energie mit Spektralkomponenten im hörbaren Frequenzbereich
oberhalb einer vorbestimmten oberen Frequenz von etwa 200
Hz, wobei die mindestens eine Einheit (12L, 12R) ein mit
Kanälen versehenes Gehäuse mit einer Frontplatte
vorbestimmter Höhe und Breite aufweist und in dem Gehäuse
benachbart zu der Frontplatte ein Lautsprechertreiber
aufgenommen ist, wobei das Volumen des Gehäuses weniger als
250 cm³ beträgt.
24. Lautsprechersystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lautsprechertreiber einen Konus (21) aufweist,
dessen Durchmesser etwas weniger als die vorbestimmte Höhe
oder die vorbestimmte Breite beträgt.
25. Lautsprechersystem nach Anspruch 23 oder 24, dadurch
gekennzeichnet, daß der Lautsprechertreiber eine
Schwingspule (27) aufweist, deren Durchmesser größer ist als
der halbe Durchmesser des Konus (21).
26. Lautsprechersystem nach einem der Ansprüche 23 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, daß der Lautsprechertreiber eine
Treiberachse aufweist und daß die Einheit (12L, 12R) für den
oberen Frequenzbereich derart ausgelegt ist, daß sie einen
vorbestimmten maximalen Schallpegel auf der Treiberachse
etwa einen Meter vor der Einheit (12L, 12R) für den oberen
Frequenzbereich über im wesentlichen den gesamten hörbaren
Frequenzbereich oberhalb der vorbestimmten oberen Frequenz
mindestens 105 dB bereitstellt.
27. Lautsprechersystem mit mindestens einer Einheit (12L, 12R)
für den oberen Frequenzbereich zum Abstrahlen akustischer
Energie mit Spektralkomponenten im hörbaren Frequenzbereich
oberhalb einer vorbestimmten oberen Frequenz von etwa 200
Hz, wobei die mindestens eine Einheit (12L, 12R) ein mit
Kanälen versehenes Gehäuse mit einer Frontplatte
vorbestimmter Höhe und Breite von höchstens etwa 5
Zentimeter aufweist und in dem Gehäuse benachbart zu der
Frontplatte ein Lautsprechertreiber aufgenommen ist, der
einen Konus (21) aufweist, dessen Durchmesser etwas weniger
als die vorbestimmte Höhe oder die vorbestimmte Breite von 5
Zentimeter beträgt, wobei der Treiber einen Motor mit einer
Schwingspule (27) umfaßt und wobei das mit Kanälen versehene
Gehäuse einen durch eine akustische Masse gekennzeichneten
Hauptkanal und ein durch eine akustische Federung
gekennzeichnetes inneres Volumen umfaßt, um in der Nähe der
vorbestimmten oberen Frequenz eine Masse-Federung-
Grundresonanzfrequenz zu erzeugen, und mit dem Motor
zusammenwirkt, um eine maximale Auslenkung des Konus (21)
von mindestens 3,5 mm Spitze-Spitze-Auslenkung über im
wesentlichen den gesamten hörbaren Frequenzbereich oberhalb
der vorbestimmten Frequenz ohne hörbare Verzerrung zu
erzeugen.
28. Lautsprechersystem mit mindestens einer Einheit (12L, 12R)
für den oberen Frequenzbereich zum Abstrahlen akustischer
Energie mit Spektralkomponenten im hörbaren Frequenzbereich
oberhalb einer vorbestimmten oberen Frequenz von etwa 200
Hz, wobei die mindestens eine Einheit (12L, 12R) für den
oberen Frequenzbereich einen Lautsprechertreiber umfaßt, der
eine Treiberachse mit einem Konus eines Durchmessers von
weniger als etwa 5 Zentimeter aufweist, wobei der Treiber
einen Wirkungsgrad β von mindestens 1,6 N²/W aufweist und
wobei die Einheit (12L, 12R) für den oberen Frequenzbereich
derart ausgelegt ist, daß sie eine maximale lineare axiale
Bewegung des Konus von mindestens 3,5 mm Spitze-Spitze-
Auslenkung über im wesentlichen den gesamten hörbaren
Frequenzbereich oberhalb der vorbestimmten Frequenz ohne
hörbare Verzerrung zu erzeugt.
29. Lautsprechertreiber mit einer Schwingspule (27) und einer
topfartigen magnetischen Struktur, wobei die topfartige
magnetische Struktur mit einer ringförmigen Erweiterung
(24A) ausgebildet ist mit einem Luftspalt zwischen dem Ende
der Erweiterung (24A) und einem benachbart zu der
Schwingspule (27) liegenden Abschnitt der topfartigen
magnetischen Struktur, um den magnetischen Streufluß zu
verringern.
30. Lautsprechertreiber mit einer magnetischen Struktur, einer
separat von der magnetischen Struktur ausgebildeten starren
Untereinheit sowie einer Schwingeinheit, wobei die
Schwingeinheit einen Konus (21) und eine Schwingspule (27)
mit von dem Konus (21) beabstandeten Anschlußdrähten umfaßt
und wobei die Schwingeinheit entlang der Achse des Treibers
beweglich ist und ein erstes und ein zweites flexibles
Element aufweist, die an der starren Untereinheit an Orten
angebracht sind, die beabstandet zueinander auf der
Treiberachse angeordnet sind, um eine von der magnetischen
Struktur beabstandete Untereinheit zu bilden, die mit der
magnetischen Struktur zur Bildung des Treibers
zusammensetzbar ist.
31. Lautsprechertreiber nach Anspruch 30, dadurch
gekennzeichnet, daß die starre Untereinheit ein Korb (28)
ist, daß die magnetische Struktur einen Topf (24) , einen
zentralen Polschuh (23) und einen Permanentmagneten (22)
umfaßt und daß die Schwingeinheit einen Konus (21), eine
Schwingspule (27), eine Einfassung (32) und eine Spinne (31)
umfaßt, wobei die Einfassung (32) das erste flexible Element
ist und die Spinne (31) das zweite flexible Element ist.
32. Lautsprechertreiber mit einer magnetischen Struktur, einer
separat von der magnetischen Struktur ausgebildeten starren
Untereinheit sowie einer Schwingeinheit, die entlang der
Achse des Treibers beweglich ist und ein erstes und ein
zweites flexibles Element aufweist, die an der starren
Untereinheit an Orten angebracht sind, die beabstandet
zueinander auf der Treiberachse angeordnet sind, wobei die
Schwingeinheit einen Konus (21) und eine Schwingspule (27)
umfaßt und die Schwingspule (27) Anschlüsse aufweist, die
den Konus (21) nicht berühren.
33. Lautsprechergehäuse, das eine akustische Federung aufweist,
mit einem Hauptkanal, der durch eine akustische Masse
gekennzeichnet ist, und einer Schallwand (47) mit einem
Zwischenkanal (46), die das Gehäuse in eine benachbart zu
dem Hauptkanal liegende äußere Teilkammer (42) und eine
innere Teilkammer aufteilt, wobei der Zwischenkanal (46)
eine akustische Masse aufweist und die äußere Teilkammer
(42) über eine reziproke Steifigkeit verfügt, um eine
Resonanzfrequenz der akustischen Masse des Zwischenkanals
(46) und der akustischen Federung der Teilkammer (42) zu
erzeugen, die mindestens eine Oktave oberhalb der durch die
akustische Masse des Hauptkanals und der reziproken
Steifigkeit des Gehäuses erzeugten Masse-Federung-
Grundresonanzfrequenz liegt.
34. Lautsprechergehäuse mit einer Wand und mit einem
Durchführungsstecker, der ein inneres Anschlußpaar aufweist,
das mit einem äußeren Anschlußpaar verbunden ist, wobei die
Querschnittsfläche jedes äußeren Anschlusses von der
Querschnittsfläche jedes inneren Anschlusses verschieden ist
und der Abstand zwischen den inneren Anschlüssen und der
Abstand zwischen den inneren Anschlüssen von dem Abstand
zwischen den äußeren Anschlüssen verschieden ist, und wobei
jeder der Anschlüsse der Anschlußpaare aus einem
kontinuierlichen Leiter besteht.
35. Lautsprecherschwingspule mit einer Wickelschablone (27F),
die einen leitenden Ankersockel (27P) aufweist, wobei eine
Wicklung mit einem Ende in einer Quetschverbindung (27C)
angeordnet ist, die an den Ankersockel (27P) angelötet ist.
36. Lautsprecherschwingspule nach Anspruch 35, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Anschlußdraht mit einem Ende an den
Ankersockel (27P) angelötet ist.
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