DE19843323A1

DE19843323A1 - Phasenstecker eines Kompressionsantriebssystems

Info

Publication number: DE19843323A1
Application number: DE19843323A
Authority: DE
Inventors: Donald Keith Avera
Original assignee: Peavey Electronics Corp
Current assignee: Peavey Electronics Corp
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1998-09-22
Publication date: 1999-04-01
Anticipated expiration: 2018-09-23
Also published as: US6064745A; GB9819277D0; GB2329789B; DE19843323C2; GB2329789A

Description

VERWANDTE ANMELDUNG

Diese Anmeldung ist mit der vorläufigen U.S. Anmeldung S.N. 60/060.180, eingereicht am 29. August 1997, verwandt, deren Lehren hierin zum Zwecke der Bezugnahme wiedergegeben werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Kompressionsantriebssystem oder einen Phasenstecker und insbesondere ein Kompressionsantriebssystem mit im wesentlichen gleichen Eingabe- und Ausgabeöffnungsflächen und im wesentlichen geraden akustischen Wegen dazwischen.

Kompressionsantriebssysteme bei Trichterlautsprechersystemen sind bekannt. Die Funktion eines Phasensteckers in einem Kompressionsantriebssystem ist die Schaffung eines akustischen Weges, der phasenverschobene akustische Signale und eine Auslöschung oder löschende Interferenz verringert. Es ist jedoch schwierig, einen effizienten und zufriedenstellenden Betrieb solcher Lautsprechersysteme zu erreichen.

Damit dies verständlich wird, müssen die herrschenden akustischen Prinzipien betrachtet werden. Ein Kompressionsantriebssystem ist zur Erhöhung der Wirksamkeit eines Lautsprechers konstruiert, wobei die akustische Energie komprimiert und durch einen Kanal zur Eintrittsöffnung eines Trichters befördert wird. In der Vergangenheit wurden viele Wiederholungen von Kompression und Kanalisierung ausgeführt. Zum Beispiel gibt es Kompressionsantriebssysteme mit kreisförmigen Ringen (Umfangsschlitz), radialen Schlitzen (manderinenförmigen Abschnitten) und Phasensteckern mit Lochanordnung. Die Aufgabe des Phasensteckers besteht darin, den Ton zu komprimieren und die akustischen Weglängen auszugleichen, wodurch Hochfrequenzlöschungen, die durch Phasenunterschiede verursacht werden, minimiert werden. Diese früheren Anordnungen haben keine vollkommen zu friedenstellende Umwandlung des akustischen Signals ergeben und haben insbesondere nicht zu Umwandlungen ohne Hochfrequenzinterferenz geführt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen akustischen Transformator oder Phansenstecker mit radialen Schlitzen. Insbesondere betrifft die Erfindung einen verbesserten Phasenabgleich stecker für ein Kompressionsantriebssystem eines Trichterlautsprechers. Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß ein solcher Transformator oder Phasenstecker die Form eines kegelstumpfen Körpers aufweist, mit einer Eingangsfläche in Form eines Kugelabschnitts oder einer kugelförmigen Eingangsfläche, die zu einer Abstumpfungs- oder Auslaßfläche entlang einer akustischen Achse konvergiert. Die konischen Wände des Körpers haben Außenwandteile, die senkrecht zu der Kugelfläche liegen, und die radialen Schlitze begrenzen eine Öffnungsfläche an der Abstumpfungs- oder Auslaßfläche, die größer oder gleich der Öffnungsfläche der radialen Schlitze an der kugelförmigen oder Eingangsfläche ist.

In einem besonderen Ausführungsbeispiel wird der Phasen stecker in einem Lautsprecher mit einer Membran in der Form eines Kugelabschnitts oder einer Kugelmembran verwendet, die zu der Form der kugelförmigen Eingangsfläche paßt oder mit dieser konform ist. In der beispielhaften Ausführungsform ist der Lautsprecher mit einem Trichter versehen, der einen Trichterwinkel aufweist, und die Abstumpfungsfläche wird durch einen Schnitt der Wände des Kegels mit einem Kegel, der mit dem Trichterwinkel gebildet ist, definiert.

In einer beispielhaften Ausführungsform haben die Schlitze im allgemeinen überall zwischen der Kugelfläche und der Abstumpfungsfläche eine gleiche Öffnungsfläche und definieren im allgemeinen gleiche akustische Weglängen. Die Fläche der Schlitze kann von der Kugelfläche zu der Abstumpfungsfläche hin zunehmen. In der beispielhaften Anordnung divergieren die Schlitze nach außen zu der Kegelwand und der Abstumpfungsfläche.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Vorderansicht des Kompressionsantriebssystems oder Phasensteckers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht von hinten des in Fig. 1 dargestellten Phasensteckers;

Fig. 3 ist ein Seitenriß des in Fig. 1 dargestellten Phasensteckers;

Fig. 4 ist ein Aufriß von vorne des in Fig. 1 dargestellten Phasensteckers;

Fig. 5 ist ein Aufriß von hinten des in Fig. 1 dargestellten Phasensteckers;

Fig. 6 ist ein Querschnitt entlang der Linie 6-6 von Fig. 4;

Fig. 6A ist ein Seitenriß eines Formsegments, das einen Schlitz definiert;

Fig. 7 ist eine fragmentarische, schematische Schnittansicht, die einen Phasenstecker der vorliegenden Erfindung eingebaut in einen Trichterlautsprecher mit einer Kugelmembran zeigt; und

Fig. 7A ist eine fragmentarische Vergrößerung eines Teils des in Fig. 7 dargestellten Lautsprechers.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1-6A zeigen ein Kompressionsantriebssystem oder einen Phasenstecker 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Phasenstecker 10 weist im allgemeinen die Form eines geformten Körpers 12 mit kegelstumpfer Form auf. Der Körper 10 hat eine kugelförmige Eingabe- oder Eingangsfläche 14, eine ebene Ausgabe- oder Abstumpfungsfläche 16 und eine dazwischenliegende, konische Seitenwand 18. Die Seitenwände liegen in einem Winkel in bezug auf die mittlere oder akustische Achse A0 und definieren den Kegelwinkel θc (Fig. 6). Die Seitenwand 18 liegt senkrecht zu der kugelförmigen Eingangsfläche und sorgt für einen akustischen Weg, der im allgemeinen für alle Frequenzen gleich ist, wodurch eine löschende Interferenz verringert wird.

Die Kugelfläche 14 weist einen Flanschteil 20 zur Anordnung des Steckers 10 in einem Trichterlautsprecher auf, wie in der Folge beschrieben wird. Die Seitenwand 18 des Körpers 12 kann mit Formvertiefungen 22 zur Gewichtsverringerung ausgeführt sein. Die akustische Achse A erstreckt sich von der Eingangsfläche 14 zu dem Auslaß 16.

Der Körper 12 ist mit einer Mehrzahl von radialen Schlitzen ausgebildet, welche die Form von manderinenförmigen Abschnitten aufweisen, die Kanäle 24 zwischen der Eingabeeingangsfläche 14 und der Außenfläche 16 bilden. An der Eingabefläche 14 haben die Kanäle 24 eine im allgemeinen gleichmäßige Breite W1 und bilden rechteckige Öffnungen oder Schlitze 26. In der Eingangsfläche begrenzen die Schlitze 26 eine Öffnungsfläche, die ungefähr 1/10 der Gesamtfläche der kugelförmigen Eingangsfläche 14 beträgt.

Die Kanäle 26 behalten im allgemeinen die Breite W1 von der Eingangsfläche 14 zu der Auslaßfläche 16 entlang dem Innenrand bei. Die Kanäle 25 divergieren jedoch nach außen zu einer Breite W2 in der Nähe der Abstumpfungsfläche 16, wie dargestellt, und bilden dort dreieckige Spalten oder Öffnungen 28. Die dreieckigen Öffnungen 28 an der Abstumpfungsfläche 16 nehmen einen viel größeren Prozentsatz deren Fläche ein und haben eine Gesamtöffnungsfläche, die größer oder gleich der Öffnungsfläche der Schlitze 26 in der Eingangsfläche 14 ist. Die Öffnungsfläche, die durch die Kanäle 24 bei jedem Querschnitt zwischen dem Eingang 14 und dem Auslaß 16 dargestellt ist, ist für gewöhnlich nicht kleiner als die Öffnungsfläche der Schlitze 26 in der Eingangsfläche. Dadurch werden Kanäle 24 gebildet, die ein Hindurchgehen von akustischer Energie durch den Stecker 10 ohne In terferenz ermöglichen.

Die Kanäle werden durch eine Reihe von Oberflächen gebil det. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Körper 12 durch ein Preßverfahren gebildet. Demnach wird die Preßform mit Oberflächenteilen zur Herstellung der Kanalgeometrie gebildet. In dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Kanäle in dem Körper 12 durch einen ersten radialen Schnitt 30 mit einem Radius R gebildet. Ein zweiter radialer Schnitt 32 mit demselben Radius R wird in dem Körper 10, wie dargestellt, ausgebildet. Ein dritter radialer Schnitt 36 wird in dem Körper 12 ebenso mit einem Radius R gebildet. Ein gerader vierter Schnitt entlang der Linie 38 wird, wie dargestellt, ausgeführt. Der erste Schnitt 30 weist im allgemeinen eine gleichförmige Breite W1 auf. Die Schnitte 32 und 36 divergieren ebenso wie Schnitt 38 nach außen. Die verschiedenen Begrenzungslinien 32, 36 und 38 werden in der Endform geglättet, so daß ein sanfter Übergang im Kanal 24 entsteht. Ein Profil der Schnitte ist in Fig. 6A als Teil des Formsegments dargestellt.

Wie in Fig. 2 und 6 dargestellt, ist die Abstumpfungsfläche einer Mehrzahl von radialen Rippen 40 ähnlich, die von einer konischen Spitze 42 ausgehen und eine ringförmige Öffnung 44, wie dargestellt, aufweisen. Die Öffnungen 22, die in der konischen Wand 18 ausgebildet sind, wie in Fig. 6 dargestellt ist, verringern das Gewicht und die Formabkühlzeit.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem der Trichterlautsprecher 60 mit dem Phasenstecker 10 der Erfindung und einem Trichter 70 ausgestattet ist. Der Lautsprecher 60 enthält eine Magnetstruktur 62 und eine darin befestigte Membran 64. In den beispielhaften Ausführungsformen hat die Membran 64 eine Kugelform und die Eingangsfläche 14 des Phasensteckers 10 ist, wie dargestellt, mit dieser konform.

Der Magnet 62 hat ein Innenpolstück 65, ein Außenpolstück 68 und eine vordere und hintere Platte 70 und 72. Das In nenpolstück 66 hat eine konische Seitenwand 76 zur Aufnahme des Phasensteckers 10 wie dargestellt. Die Seitenwand 76 und die Phasensteckerseitenwand 18 weisen im allgemeinen dieselbe Form auf, so daß der Phasenstecker, wie dargestellt, in dem Innenpolstück 66 konform ist. Das Innenpolstück 66 weist eine Auflagefläche 78 auf und der Flanschteil 20 des Phasensteckers 10 liegt, wie dargestellt, gegen die Auflagefläche 78 in dem Magnet 62. Der Phasenstecker 10 und die Seitenwand 78, das Innenpolstück 66 haben denselben Kegelwinkel θc.

In der beispielhaften Ausführungsform bilden das Innen polstück 66 und die vordere Platte 70 einen ringförmigen Luftspalt 80. Die Membran 64 weist einen radial verlaufenden Ring 82 auf, der zwischen inneren und äußeren Aufhängeösen in einer Ausnehmung 88 erfaßt wird, die in der vorderen Platte ausgebildet ist, und durch einen Befestigungsring und Schrauben (nicht dargestellt) befestigt wird. Eine ringförmige Schwingspule 92 hängt von der Membran in den Luftspalt 80.

Wie zuvor festgestellt wurde, ist die Seitenwand 18 des konischen Körpers 12 senkrecht zu der Eingangsfläche 14 und ist ebenso senkrecht zu der Membran 64. Gemäß der Erfindung haben sowohl die Membran 64 als auch der Phasenstecker 10 einen gemeinsamen Brennpunkt F. Tatsächlich haben alle Punkte auf der Membran und alle Punkte auf der Eingabefläche 14 des Steckers 10 denselben Brennpunkt F.

Der Lautsprecher 60 hat einen Trichter 100, der an der hinteren Platte 72 des Magneten 62 befestigt ist. Der Trichter 100 hat einen Trichterwinkel Φ_h, der einen Kegel definiert. Die hintere Platte 72 weist eine Öffnung 102 auf, die eine geformte Verlängerung einer Innenfläche 106 des Trichters 100 an dem proximalen oder Einlaßende 108 ist.

In der beispielhaften Ausführungsform hängt die Geometrie des Trichters 100 mit jener des Phasensteckers 10 zusammen. Die Position der Abstumpfungsfläche 16 ist durch den Schnitt der konischen Seitenwand 18 mit der Verlängerung der Innenfläche 106 des angeordneten Trichters 100 und einen Kegel, der durch den Trichterwinkel Φ_h gebildet wird, definiert. Daher ist offensichtlich, daß die offene oder Öffnungsfläche der Auslaßfläche 16 der offenen Fläche des proximalen oder Einlaßendes 108 des Trichters 100 entspricht. Der Schnitt der beiden Flächen liegt auf einer Ebene P und die Ausgabe- oder Abstumpfungsfläche des Körpers 12 liegt, wie dargestellt, in derselben Ebene P.

Das Kompressionsantriebssystem oder der Phasenstecker 10 der Erfindung erhöht den Hochfrequenzausgang. Dies wird durch geometrisches Fokussieren der akustischen Energie auf einen Mittelpunkt erreicht, wo alle Weglängen im wesentlichen gleich sind. Die offene Öffnungsfläche der Kanäle 24 ist derart, daß die offene Öffnungsfläche der Auslaßöffnungen 28 des Phasensteckers 10 gleich groß oder größer als die offene Öffnungsfläche der Schlitze 26 am Eingang oder Einlaß 14 gehalten wird. In der beispielhaften Ausführungsform kann die Kanalfläche etwas zum Auslaß hin 16 zunehmen.

Gemäß der Erfindung wird die Länge des abgestumpften Kegels des Körpers 12 bestimmt, indem zunächst eine Tangente von den äußeren Grenzen des Membranradius gerade zum Brennpunkt F gezogen wird, wodurch der Kegelwinkel θc erzeugt wird. Der Eintrittsöffnungs- oder Trichterwinkel Φ_h des Trichters 70 wird dann erweitert, bis er einen Kegel definiert, der den Phasenstecker-Kegelwinkel θc schneidet. Dieser Schnitt zwischen den beiden Kegeln definiert eine Ebene P, wo die Abstumpfung an dem Phasenstecker ausgeführt wird. Die Ausgangsfläche oder der Auslaß 16 des Phasensteckers 10 hat die scharf begrenzte, kegelförmige Mitte 42 mit der ringförmigen Fläche 44 um den Kegel, die zu den akustischen Rippen 45 hin geöffnet ist. Dadurch wird die akustische Energie mit einem Minimum an innerer Beugung beeinflußt. Somit wandelt die Erfindung eine Kugelwelle, die durch die Membran erzeugt wird, am Eingang des Trichters in eine Planwelle um, während der Hochfrequenzgang des Kompressi onsantriebssystems erhöht wird. Daher besteht ein wesentlicher Aspekt der Erfindung darin, daß sie ein Doppelbrennpunktsystem verwendet, wobei die Membran und der Phasenstecker denselben Brennpunkt haben.

Die Erfindung sorgt auch für eine minimale Beugung durch zentrales Fokussieren der akustischen Energie durch die Kanäle 24. Der Phasenstecker der Erfindung mit der allgemeinen Form einer Kuppel an einer Seite und dem abgestumpften Kegel an der anderen kann so beschrieben werden, daß er auf der geometrischen Mitte einer Kugel fokussiert oder zentriert ist, wobei die äußeren Grenzen der Kegelwand 18 senkrecht zu der Kugelfläche 14 am Eingang und auch senkrecht zu der Kugelmembran 64 liegen.

Die Erfindung konzentriert die gesamte akustische Energie auf einen Mittelpunkt und die Abstumpfung des Kegels wird durch den Eingang zu der Trichtereintrittsöffnung defi niert. Mit anderen Worten, die Abstumpfung wird an dem Punkt im Raum ausgebildet, wo die vereinte Fläche der Ka näle innerhalb des Phasensteckers gleich einer Eintritts öffnungsquerschnittsfläche des Trichters ist.

Ferner ist gemäß der Erfindung offensichtlich, daß der Eingang 14 des Phasensteckers 10 in mehrfache Segmente 26 unterteilt ist, die ein relativ hohes Kompressionsverhältnis von etwa 10 zu 1 erzeugen, das heißt, die Fläche der Kugelfläche 14 und die Fläche der Schlitze 26 haben ein Verhältnis von etwa 10 zu 1. Der Auslaß 10 des Phasensteckers 10 wurde optimiert, so daß die offene Fläche gleich oder größer als die offene Fläche des Eingangs gehalten wird. Diese Austrittsfläche ist ebenso gleich dem Eingang zu dem Trichter. Die inneren offenen Luftvolumenkanäle 24 innerhalb des Phasensteckers wurden so geformt, daß sie den Fokussie rungseffekt der akustischen Welle erzeugen, während diese durch den Stecker wandert. Der Grund dafür ist die Umwandlung einer Kugelwelle in eine Planwelle bevor die akustische Energie an der Eintrittsöffnung des Trichters anlangt, ohne eine akustische Reflexion innerhalb des Phasensteckers zu erzeugen. Dies verhindert wiederum eine Impedanzfehlanpassung und fokussiert auch die akustische Energie im gesamten Frequenzbereich und insbesondere im Hochfrequenzbereich. Der abgestumpfte Kegel wird auf die Mitte der Kugel fokussiert, die durch die Membran dargestellt ist, wobei die Länge des Kegels durch den Schnitt des Trichtereingangs mit dem Kegelwinkel auf der akustischen Achse bestimmt wird. Die Oberflächen der Form, welche die Kanäle bildet, werden entlang der Grenzen geglättet, um eine akustische Interferenz zu verhindern. Der Kegel kann zum Beispiel aus Polyester oder einem anderen geeigneten Material geformt werden.

Während jene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, die gegenwärtig als bevorzugt angesehen werden, ist für die Fachleute offensichtlich, daß verschiedene Änderungen und Modifizierungen durchgeführt werden können, ohne von der Erfindung Abstand zu nehmen, und die beiliegenden Ansprüche sollen solche Änderungen und Modifizierungen abdecken, die im Umfang und Wesen der Erfindung liegen.

Claims

1. Schalltranslatierende Vorrichtung mit radialen Kanälen für einen Lautsprecher mit einer Membran, wobei die Vorrichtung umfaßt:
einen Körper in Form eines abgestumpften Kegels mit einer kugelförmigen Eingangsfläche, die mit der Membran konform ist,
einer ebenen Auslaßabstumpfungsfläche und einer konischen Außenwand, die senkrecht zu der kugelförmigen Eingangsfläche und zu der Membran liegt, wenn sie neben diesen angeordnet wird, so daß die Membran und der Phasenstecker einen gemeinsamen Brennpunkt haben, wobei die Auslaßabstumpfungsfläche eine offene Öffnungsfläche aufweist, die größer oder gleich einer offenen Öffnungsfläche der Eingangsfläche ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Lautsprecher mit einem Trichter versehen ist, der eine Innenwand aufweist, die in einem ausgewählten Trichterwinkel angeordnet ist, und die Abstumpfungsfläche durch einen Schnitt der konischen Außenwände und der Innenwand des Trichters definiert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kanäle eine gleiche Öffnungsfläche überall zwischen dem Eingang und dem Auslaß aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kanäle eine Öffnungsfläche aufweisen, die vom Eingang zum Auslaß hin zunimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kanäle vom Eingang zum Auslaß nach außen divergieren.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kanäle als Schlitze von der Eingangsfläche zu der Abstumpfungsfläche verlaufen und die Kanäle nach außen zu der konischen Außenwand divergieren und innere und äußere Bereiche aufweisen, wobei
der innere Bereich als Schlitze in der Eingangsfläche relativ schmal ist, und
die äußeren Bereiche als Schlitze in der Abstumpfungsfläche relativ breit sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kanäle im allgemeinen gleiche akustische Wege bereitstellen.

8. Schalltranslatierende Vorrichtung für einen Trichterlautsprecher mit einer Kugelmembran, umfassend:
einen Phasenstecker in Form eines kegelstumpfen Körpers mit einer kugelförmigen Eingangsfläche und einer ebenen Auslaßabstumpfungsfläche;
wobei die Eingangs- und Auslaßfläche sich in einem axial beabstandeten Verhältnis entlang einer akustischen Achse des Körpers befinden und die Auslaßfläche größer oder zumindest gleich der Eingangsfläche ist;
wobei in dem Körper radial angeordnete Schlitze ausgebildet sind, mit im wesentlichen gleicher Fläche, die von der Eingangsfläche zu der Auslaßfläche verlaufen und akustische Wege von im wesentlichen gleicher Länge von der Kugelfläche zu der Abstumpfungsfläche bilden;
wobei die kugelförmige Eingangsfläche mit der Kugelmembran konform ist und mit dieser einen gemeinsamen Brennpunkt hat.

9. Schalltranslatierende Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Körper konische Wandteile aufweist, die senkrecht zu der kugelförmigen Eingangsfläche und der Membran liegen.

10. Schalltranslatierende Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Trichter einen Trichterwinkel hat und die Abstumpfungsfläche, die den Ausgang des Phasen steckers bildet, in einer Ebene liegt, die durch den Schnitt der Phasensteckerseitenwände mit einem Kegel definiert ist, der durch den Trichterwinkel definiert ist, so daß der Phasenstecker eine Auslaßfläche gleich einer Einlaßfläche des Trichters aufweist.

11. Schalltranslatierende Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Kanäle Wandteile aufweisen, die aus sich schneidenden Oberflächensegmenten gebildet werden, zwischen welchen sanfte Übergänge zur Verringerung der akustischen Beugung vorhanden sind.