DE202005012695U1

DE202005012695U1 - Lautsprechergehäuse

Info

Publication number: DE202005012695U1
Application number: DE200520012695
Authority: DE
Original assignee: SGL Carbon SE
Current assignee: SGL Carbon SE
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2015-08-11

Abstract

Gehäuse für einen Lautsprecher, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Graphit besteht.

Description

Die Erfindung betrifft Lautsprechergehäuse, welche aus Graphit oder aus kunststoffgebundenem Graphit oder aus imprägnierten, mit Metall verstärkten, Graphitfolienstücken bestehen.
Aufgabe eines Lautsprechers ist die weitgehend verlustfreie Wandlung von elektrischen Tonschwingungen in mechanische Membranbewegungen und letztlich in akustische Schallschwingungen. Auf keinem anderen Gebiet der HiFi-Technik werden die Konstrukteure so stark mit physikalisch-technischen Rahmenbedingungen konfrontiert wie bei der Konstruktion von hochwertigen Lautsprecherboxen. Deren Gehäuse sollte im Optimalfall aus einem Stoff bestehen, der keine Eigenfrequenz und daraus resultierend eine geringe Eigenresonanz besitzt, damit die Lautsprecher ihre Bestimmung, nämlich ein exakt bemessenes Luftvolumen, anstatt des umgebenden Gehäuses, Bodens und der Wände zu bewegen, erfüllen. Konstrukteure von hochwertigen Lautsprecherboxen bewerten die für das Gehäuse verwendeten Materialien als den für die Klangqualität entscheidenden Parameter. Bei bekannten Lautsprechern sind die Gehäuse aus Spanplatten, mitteldichten Faserplatten bzw. Medium Density Fibenboard (MDF), Holz, Metall, Kunststoff oder auch teilweise aus Plexiglas, aufgebaut.
Bei Lautsprechergehäusen aus diesen Materialien, insbesondere der weit verbreiteten Spanplatte, ist die Dämpfung des Klanges des Lautsprechers infolge der Eigenresonanz des verwendeten Materials so hoch, dass der erzeugte Klang insbesondere bei höherwertigen Ansprüchen entsprechend schlecht ist. Hinzu kommt noch die Tatsache, dass Materialien mit einer noch vergleichsweise geringen Eigenresonanz, wie etwa MDF oder Holz, in der Regel nur als ebene oder gebogene Bretter vorliegen, wodurch sich die Ausgestaltungsvarianten bezüglich der Geometrie der Lautsprechergehäuse einschränken. In der Regel beschränkt sich dadurch die Geometrie auf einen länglichen aufrecht stehenden Quader, dessen Kanten bei höherwertigen Gehäusen auch gerundet sein können. Desweiteren werden vor allem bei höherwertigen Gehäusen verschiedene Verstrebungen und Zwischenböden im Gehäuseinneren eingefügt, um die Eigenresonanz zu minimieren. Dies führt jedoch wiederum zu, teilweise nur empirisch feststellbaren, Kompromissen bezüglich der Schallausbreitung und der Einbaugeometrie diverser elektronischer Komponenten. Ausserdem erfordern solche Konstruktionen aus einer Vielzahl von Einzelteilen eine aufwendige Fertigungstechnik, welche sich zusätzlich im Preis niederschlägt.
Andererseits kommen Materialien, welche durch ihre Gießfähigkeit bzw. Formbarkeit großen Spielraum zur optimalen Gestaltung des Lautsprechergehäuses bieten, wie etwa Kunststoff, für höherwertige Gehäuse nicht in Frage, da sie eine relativ hohe Eigenresonanz aufweisen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lautsprechergehäuse zur Verfügung zu stellen, welches eine geringere Eigenresonanz als die aus herkömmlichen Materialien gebauten Lautsprechergehäuse aufweist und zusätzlich auch deren Einschränkungen bezüglich ihrer Geometrie und deren fertigungstechnischen Nachteile aufhebt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Lautsprechergehäuse aus Graphit hergestellt wird.
Graphit hat eine Dichte im Bereich von 1,0 g/cm³ bei verpresstem Flockengraphit bis zu 1,9 g/cm3 bei synthetischem Graphit. Die Dichte von Graphitwerkstoffen kann durch verschiedene Ausgangsstoffe und Herstellungsparameter innerhalb dieser Grenzen eingestellt werden. Die Biegefestigkeit von Graphitwerkstoffen, welche speziell für die Konstruktion von Lautsprechergehäusen geeignet sind, liegt im Bereich von 30 bis 100 N/mm².
MDF wird aus feinsten Holzspänen hergestellt. Meistens wird Nadelholz verwendet, aber auch Laubholz ist möglich. Je nach verwendeter Holzart und Plattendicke ergibt sich ein unterschiedliche Rohdichte zwischen 0,60 und 0,85 g/cm³ und bei für Lautsprechergehäuse typischen Plattendicken von 10 bis 40 mm Biegefestigkeiten im Bereich von 20 bis 35 N/mm² Somit ist Graphit kaum schwerer als MDF, lässt sich jedoch zu dünneren Wänden und ohne Querverstrebungen oder Zwischenböden verarbeiten, wodurch insgesamt das Lautsprechergehäuse leichter gestaltet werden kann
Die Wärmeleitfähigkeit kann bei synthetischem Graphit über 100 W/mK und bei Flockengraphit in der Graphitschichtebene mehr als 400 W/mK betragen. Dadurch bietet ein aus Graphitmaterialien hergestelltes Lautsprechergehäuse auch noch eine zusätzliche lokale Wärmeableitung, wodurch auch bei direkter Sonneneinstrahlung auf die Lautsprecher das Klangerlebnis nicht verfälscht wird. Des weiteren ist Graphit unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit, wodurch dessen Einsatz in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit gegenüber MDF einen weiteren Vorteil bietet.
Ein erfindungsgemäßes Lautsprechergehäuse wird aus Graphit hergestellt. Dabei kann der Graphit sowohl synthetischen Graphit als auch Naturgraphit umfassen. Der synthetische Graphit wird zunächst durch Herstellung der sogenannten Grünkörper über verschiedene herkömmliche Formgebungsverfahren, wie etwa isostatischem Pressen, Strangpressen oder Gesenkpressen gefolgt von Brennen, Imprägnieren und Graphitieren hergestellt. Als Ausgangsstoffe kommen hier vornehmlich Petrolkoks und Pech mit optionalen Beimischungen von aufgemahlenem Sekundärmaterial in Frage. Der Naturgraphit kann des weiteren aus Naturgraphit gewonnenes Expandat oder aufgemahlenes Sekundärmaterial umfassen. Das Graphitmaterial des Lautsprechergehäuses kann auch aus Mischungen von synthetischem Graphit und Naturgraphit bestehen. Zusätzlich können optional noch Additive wie etwa Anthrazit, Ruß, Kohlenstofffasern, Kohlenstoffnanopartikel und/oder Metall- und Keramikpartikel zugesetzt sind. Daneben kann zur weiteren Verbesserung der Eigenschaften das Graphitmaterial mit Metallen imprägniert sein. Die Herstellung des erfindungsgemäßes Lautsprechergehäuse aus Graphit kann mithilfe der oben genannten üblichen Pressverfahren erfolgen. Dabei wird die Grünmasse, also ein Gemisch vornehmlich aus Koks und Binder, wobei der Binder Pech oder Kunstharz sein kann, in eine geeignete Form eingebracht wird, welche in ihren Abmaßen den Außenkonturen des Gehäuses nahezu entspricht und mit einem Stempel verdichtet wird, welcher in seinen Abmaßen den Innenkonturen des Gehäuses nahezu entspricht. In diesem Fall muss noch separat eine entsprechende Bodenplatte hergestellt werden, welche nach Zusammenbau der kompletten Lautsprechers eingepasst wird.
Diese separate Bodenplatte kann aus Graphit bestehen, ist jedoch auch aus anderen Materialien herstellbar. Sie enthält optional Halterungen für Rollen, Achsaufhängungen zum Einrasten von beweglichen Rollachsen oder Halterungen für Fortbewegungs-Walzen.
In einer weiteren Variante kann man auch 2 Halbschalen verpressen, welche später bei Fertigstellung des kompletten Lautsprechers vereint werden.
Die Pressform kann so ausgestaltet sein, dass durch, meistens runde, Vorsprünge bereits beim Pressen entsprechende Löcher in der Gehäusewand ausgeprägt werden, in welche später die Lautsprecher eingesetzt werden. Im Falle des Verpressens von Halbschalen kann die Pressform zusätzlich Vorsprünge aufweisen, welche die Löcher für optionale Halterungen für Rollen ausprägen.
Der Stempel kann geeignete Vorsprünge oder Vertiefungen enthalten, so dass bereits beim Pressen beispielsweise Halterungen für Frequenzweichen, Platinen oder Zwischenböden an der Gehäuseinnenwand ausgeprägt werden.
Während die Außenkanten des Gehäuses je nach Design eckig oder rundlich gestaltet werden können, sollten die Ecken im Inneren des Gehäuses möglichst abgerundet sein, damit eine noch bessere Klangqualität erreicht wird. Somit sollte der Stempel bevorzugt abgerundete Kanten aufweisen.
So gepresste, innen hohle, Grünkörper mit quader-, kugel-, ellipsen-, kegel- oder pyramidenförmiger Geometrie wird anschließend über die üblichen Verfahren Brennen und Graphitieren weiterverarbeitet. Dem Brennen kann optional auch noch eine Imprägnierung mit Pech oder Kunstharz folgen. Der fertige Graphitkörper wird bei Bedarf durch Fräser und/oder Bohrer bearbeitet und anschließend glatt geschliffen. Optional ist ein Lacküberzug möglich.
Da das Graphitmaterial eine hohe mechanische Festigkeit aufweist ist eine Wandstärke von 5 mm realisierbar, welche mit zunehmenden Anforderungen an die Gehäusegeometrie und die Dämpfungseigenschaften, ähnlich wie bei MDF, bis zu 40 mm erreichen kann.
Bei Wandstärken von mehr als 10 mm kann man in die Innenwände auch halbrunde flächige Aussparungen einbringen, welche die Schallausbreitung innerhalb des Gehäuses optimieren. Eine minimale Wandstärke von 5 mm sollte jedoch an der dünnsten Stelle erhalten bleiben.
Insbesondere für die erst bei hohen Frequenzen auftretenden geringen Eigenschwingungen von Lautsprechergehäusen aus Graphit kann man zusätzlich eine 0,2 bis 2,5 mm dicke Beschichtung der Innenwände des Gehäuses aus einem Höhenabsorbermaterial ausführen. Wie der Name schon sagt absorbiert Höhenabsorbermaterial hauptsächlich den Schall in höheren Frequenzbereichen. Als Höhenabsorbermaterial finden hauptsächlich poröse Stoffe Verwendung, insbesondere Schaumstoff oder Faserstoffe aus Stein- oder Glaswolle.
Anschließend wird der komplette Lautsprecher zusammengefügt, indem unter anderem Frequenzweichen, Platinen oder Zwischenböden im Innenraum platziert werden und die Lautsprecher in den runden Öffnungen der Gehäusewand eingesetzt werden und nach kompletter Verkabelung entweder die beiden Halbschalen oder das Gehäuse und der separate Boden zusammengefügt werden. Der Zusammenhalt kann durch Kraft- und/oder Formschluss erreicht werden. In der Praxis wird oft ein Kunstharz zum Verkleben eingesetzt. Um den Lautsprecher eventuell reparieren zu können, ist in der Regel entweder eine separate, durch eine Abdeckplatte verschlossene, Serviceöffnung vorhanden oder eine geeignete Fläche des Gehäuses wird für diese Funktion vorgesehen. Diese Fläche kann bei eckigen Designs die Rückwand darstellen oder kann der Gehäuseboden sein. In manchen Designs ist dies eine komplette Halbschale. In diesen Fällen wird die Abdeckplatte oder die Fläche nicht verklebt sondern nur formschlüssig eingepasst und eventuell mit Schrauben abgesichert.
Optional werden im letzten Schritt noch Standfüße oder Rollen sowie ähnliche Hilfsmittel zur Bewegung der Gehäuse angebracht.
Nach einer weiteren Variante dieser Erfindung kann man das Gehäuse auch aus einem Granulat bestehend aus mehr als 50 Gew.% Graphitpulver gebunden mit duroplastischem oder thermoplastischem Kunststoff herstellen. Das Graphitpulver kann sowohl synthetischen Graphit als auch Naturgraphit oder Mischungen daraus umfassen und verschiedene weitere Additive enthalten. Diese kunststoffgebundene Graphitmasse lässt sich nach herkömmlichen für Kunststoffe geeigneten Pressverfahren verarbeiten. Die so erzeugten Gehäuse können noch mechanisch endbearbeitet werden.
Kunststoffgebundener Graphit lässt sich aufgrund seiner etwas geringeren Viskosität leichter verarbeiten, als die oben beschriebenen Grünmassen für die Graphitherstellung und erlaubt somit komplexere Gehäusedesigns und -details. Gleichzeitig besitzt er jedoch bei Raumtemperatur eine hohe Festigkeit und geringe Eigenresonanz, welche die hervorragenden Eigenschaften von Graphit nahezu erreicht und somit nicht die Nachteile von herkömmlichen Lautsprechergehäusen aus Kunststoff aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante dieser Erfindung können auch mehrere separate Platten aus Graphit oder kunststoffgebundenem Graphit hergestellt werden, welche abschließend miteinander zu einem Gehäuse zusammengesetzt werden.
Dabei kann gemäß einer speziellen Untervariante dieser Ausführungsform eine Graphitplatte aus imprägnierten, mit Metall verstärkten, Graphitfolienstücken, welche vor allem als Dichtungen verwendet werden, hergestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurden Lautsprechergehäuse gefertigt, welche eine geringere Eigenresonanz als die aus herkömmlichen Materialien gebauten Lautsprechergehäuse aufweisen und zusätzlich auch deren Einschränkungen bezüglich ihrer Geometrie und deren fertigungstechnischen Nachteile aufheben.
Die Erfindung wird wie folgt zusammengefasst:
Die Erfindung betrifft Lautsprechergehäuse, welche aus Graphit oder aus kunststoffgebundenem Graphit oder aus imprägnierten, mit Metall verstärkten, Graphitfolienstücken bestehen. Diese besitzen eine geringere Eigenresonanz als die aus herkömmlichen Materialien (wie etwa MDF) gebauten Lautsprechergehäuse und unterliegen nicht deren Einschränkungen bezüglich ihrer Geometrie und Fertigungstechnik.

Claims

Gehäuse für einen Lautsprecher, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Graphit besteht.
Gehäuse für einen Lautsprecher, dadurch gekennzeichnet, dass es aus mehr als 50 Gew% Graphit besteht, welcher durch Kunststoff gebunden ist.
Gehäuse für einen Lautsprecher, dadurch gekennzeichnet, dass es aus imprägnierten, mit Metall verstärkten, Graphitfolienstücken besteht.
Gehäuse nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es aus synthetischem Graphit oder Naturgraphit oder einer Mischung daraus besteht.
Gehäuse nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich noch Additive wie etwa Anthrazit, Ruß, Kohlenstofffasern, Kohlenstoffnanopartikel und/oder Metall- und Keramikpartikel enthält.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es durch Verpressen einer Grünmasse bestehend aus Koks und einem kohlenstoffhaltigem Binder in einer der äußeren Endkontur nahen Pressform mittels eines der inneren Endkontur nahen Pressstempels, gefolgt von Brennen, Graphitieren und mechanischer Nachbearbeitung hergestellt wird.
Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der kohlenstoffhaltige Binder ein Kunstharz oder Bindepech sein kann.
Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich dem Brennen ein Imprägnierschritt anschließen kann.
Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es durch Verpressen einer Masse bestehend aus mehr als 50 Gew% Graphit und einem Kunststoff in einer der äußeren Endkontur nahen Pressform mittels eines der inneren Endkontur nahen Pressstempels hergestellt wird.
Gehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Duroplast oder Thermoplast sein kann.
Gehäuse nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Wandstärke von 5 mm bis 40 mm aufweist.
Gehäuse nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine quader-, kugel-, ellipsen-, kegel- oder pyramidenförmige Geometrie aufweist.
Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es eine quader- oder pyramidenförmige Geometrie aufweist.
Gehäuse nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es im Innenraum abgerundete Kanten aufweist.
Gehäuse nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Wandstärken von mehr als 10 mm die Innenwände halbrunde flächige Aussparungen aufweisen, wobei eine minimale Wandstärke von 5 mm an der dünnsten Stelle erhalten bleibt.
Gehäuse nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es eine 0,2 bis 2,5 mm dicke Beschichtung der Innenwände aus einem Höhenabsorbermaterial aufweist.
Gehäuse nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es aus 2 Halbschalen besteht.
Gehäuse nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es aus mehreren plattenförmigen Elementen besteht.
Gehäuse nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es Halterungen für Frequenzweichen, Platinen oder Zwischenböden an der Innenwand und Wandöffnungen für die Lautsprecher aufweist.