DE2040044A1

DE2040044A1 - Schraubenfeder zur Erzeugung kuenstlichen Nachhalles

Info

Publication number: DE2040044A1
Application number: DE19702040044
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl-Ing Fidi
Original assignee: AKG Akustische und Kino Geraete GmbH
Current assignee: AKG Acoustics GmbH
Priority date: 1969-08-19
Filing date: 1970-08-12
Publication date: 1971-02-25
Also published as: JPS495653B1; SE347099B; DE2040044B2; BE754949A; AT292332B; CH502666A; GB1278884A; DE2040044C3; AU1796370A; US3697059A; FR2057877A5

Description

18 054

AKG Akustische u. Kino-Geräte (Je sell schaft m.b.H. 1150 Wien, Nobilegasse 50 ΛÖsterreich)

Schraubenfeder zur Erzeugung künstlichen Nachhalles

Gegenstand der Erfindung ist eine Schraubenfeder zur Erzeugung künstlichen Nachhalles, die dureh einen elektromechanischen Wandler, der das zu verhallende Signal in mechanische Schwingungen umsetzt, zu Torsionsschwingungen angeregt wird. Die Schwingungen werden längs der Schraubenfeder Laufzeiteffekten und Reflexionen unterworfen, so daß ein dem natürlichen Nachhall ähnliches Sohwlngungebild zustandekommt, das von einem weiteren elektromechanischen Wandler wieder in elektrische Schwingungen umgesetzt wird. Der so gewonnene künstliche Nachhall wird üblicherweise mit dem unver^vallten Signal vermischt und z.B« von eines Lautsprecher abgestrahlt.

Um dieses Ziel su erreichen, müssen einige grundlegende Forderungen erfüllt werden. Diese sind:

1. Vermeidung jeglicher Periodizität im Zeitwiβ auch im Frequenzspektrum.

2. Hohe Dichte der Pol- und Nullstellen im Frequenzgang bei quasi hoher Dichte im Impuls/Zeit-Spektrum.

109809/1819

3. Die Hallzeit soll zu tiefen wie auoh hohen Frequenzen, hin abfallend sein.

4·. Der mittlere Frequenzgang soll ebenfalls zu 'den tiefen wie auch hohen Frequenzen abfallend sein.

Insbesondere die unter Punkt 1 angeführte Bedingung ist mit einem homogenen eindimensionalen Gebilde, wie es eine Schraubenfeder darstellt, nur schwierig zu erfüllen, da die Schraubenfeder an sich einen rein periodischen Frequenzgang entsprechend der Formel

als auch ein rein periodisches Zeitspektrum gemäß der Gleichung

j\[t

liefert.

T bedeutet die 7erzögerungszeit, b die Dämpfung aufeinanderfolgender Impulse.

Um diese Periodizität zu zerstören, wurde bereits vorgeschlagen, die Oberfläche des die Schraubenfeder bildenden Drahtes beispielsweise durch Ätzen unregelmäßig zu gestalten, so daß statistische Veränderungen der Steifigkeit der Feder, ihrer Masse und somit auch des Trägheitsmomentes auftreten. Der Erfolg dieser Maßnahme zeichnet sich jedoch nur im Bereich von 200 Hz aufwärts ab, wogegen unterhalb dieses Bereiches zwar eine gewisse .dispersive Auflösung feststellbar ist, die aber nicht ausreichend ist, um den Sindruck der laturtreue zu erwecken.

Bs ist auch bereit» versucht worden, durch gleichmäSige Veränderung dsa Windungsdurohmeseera der feder eine kontinuierliche Dispersion ju erreichen, diese Maßnahme bringt jedoch ein* stärker« Verzögerung der tiefen Frequenzen alt aioa,

Dia 3r£in*ung hmt las Ziel, alle di*ae Machteile 109309/1819 copy

weitgehend zu vermeiden und die Konstruktion einer Nachhalleinrichtung zu ermöglichen, mit der ein dem natürlichen Nachhall aehr nahekommender künstlicher Nachhall erzeugt werden kann. Insbesondere ergibt die Erfindung eine Verbesserung im Bereich unter 200 Hz, weil durch die erfindungsgemäße Maßnahme die Feriodizltät im Frequenz- als auch im ImpulsSpektrum bei den tiefen Frequenzen zerstört wird. Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Schraubenfeder zur Erzeugung künstlichen Nachhalles, der die zu verhallenden Frequenzen in Form von Torsionsschwingungen aufgedrückt werden, einzelne, an willkürlich gewählten Stellen der Feder befindliche Windungen, von der Kreisform abweichend, unregelmäßig verformt sind.

Erfindungsgemäß bestehen diese Verformungen der einzelnen Windungen in verschieden starken Ein- und bzw. oder Ausbiegungen des Federdrahtes, die im wesentlichen in der Fläche der unverformten Windung liegen.

Zweckmäßigerweise wird man eine Schraubenfeder verwenden, die eine beispielsweise durch Ätzung unregelmäßig gestaltete Oberfläche aufweist, da nur durch diese Maßnahme eine Nachhallfeder hergestellt werden kann, die einwandfrei über den ganzen Übertragungebereich arbeitet. Wird der Frequenzbereich Jedoch gegebenenfalls unterteilt und jedem Abschnitt eine eigene Feder zugeteilt, so kann für den Bereich unter 200 Hz auch auf eine unregelmäßige Oberfläche des Federdrahtes verzichtet werden, was nur eine geringe Qualitätseinbusse zur Folge hat.

In der Zeichnung zeigt

FIg,1 eine elliptisch verformte Drahtwindung, Fig.2 eine nach innen eingedrückte Windung, und in Jig.3a bis d sind weitere Verformungsmöglichkeiten angedeutet, die aber nur eine geringe Auswahl aus allen Möglichkeiten darstellen.

Das Wesen der Erfindung ist darin zu erblicken, 109809/1819 -^

■■·;-. COPY I

daS statistisch über die Länge der gesamten Feder auegewählte Windungen verschieden starke Ein- und/oder Ausbiegungen erhalten, wodurch die Masse wie auch die Steifigkeit der betreffenden Windung sowohl vergrößert als auch verkleinert wird. Je nach des Grad der Verformung kann also sowohl die Masse als auch die Steifigkeit der einzelnen Federwindungen praktisch fast beliebig verändert werden, und zwar wird die Steifigkeit, wenn man die Federwindung entsprechend Fig.1 verformt, verringert, die Masse, d.h. das Trägheitemoment jedoch vergrößert.

Verformt man die Federwindung im Sinne der Fig.2, dann wird die Masse verkleinert und die Steifigkeit erhöht.

Diese Veränderungen werden zweckmäfligerweise an der fertigbehandelten, d.h. an der gewickelten und geätsten Feder vorgenommen, wobei näherungsweise die Gesamtlänge der gedellten Federwindung gleich der Länge der ungedellten Federwindung ist.

In erster Näherung können sämtliche Einbiegungen, ausgehend von der kreisförmigen Fora einer Federwindung, als Erhöhung der Steifigkeit und Reduzierung der Masse angesehen werden, wogegen Ausbiegungen auf alle Fälle die Steifigkeit vermindern, je nach Fora aber das Trägheitsmoment gleich, gröSer und unter Umständen sogar kleiner werden kann. Ba aber üblicherweise nur verschieden stark ausgebildete Verformungen nach Fig.1 und 2 notwendig sind und zu dem gewünschten Effekt führen, werden auch bei Ausbiegungen die Massen bzw« die Trägheitsmomente vergrößert. Selbstverständlich können die Verformungen in weiten Grensen beliebig ausgeführt werden, wie den Beispielen in ten Fig. 3a bie d zu entnehmen let, die nur eine geringe Auswahl aus allen Möglichkeiten darstellen.

Wesentlich ist immer, daß eine möglichst statistische Verteilung der verformten Federwindungen längs

109809/1819

204Ο0Λ4

der Feder vorgenommen wird, wobei eine möglichst unterschiedliche Verformung der einzelnen Windungen die geforderte Regellosigkeit noch vergrößert. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel wurde bei einer Gesamtwindungsaahl von 2000 Windungen an 100 Windungen eine Verformung entspreehend den fig* 1 und 2 vorgenommen, wodureh eine weitgehende Zerstörung der Perr -disität-auch-bei den tiefen Frequenzen hinreichend gut verwirklicht werden konnte,

109809/1819

Claims

Patentansprüche

Schraubenfeder zur Erzeugung künstlichen Nachhalles, 4er die su verhallenden Frequenzen in Form von Torsionsschwingungen aufgedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne, an beliebigen Stellen der Feder befindliche Windungen, von der Kreisforn abweichend, unregelmäßig verforat sind.

2, Schraubenfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungen der einzelnen Windungen verschieden starke Ein- und/oder Ausbiegungen des Federdrahtes sind, die im wesentlichen in der Fläche der unverformten Windung liegen.

3. Schraubenfeder nach Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine durch Ätzung unregelmäßig gestaltete Oberfläche aufweist.

109809/1819