DE2513217A1

DE2513217A1 - Lautsprecher

Info

Publication number: DE2513217A1
Application number: DE19752513217
Authority: DE
Inventors: Leonard Joseph Genest; Arnold Irving Huntingt Klayman
Original assignee: MONITRON IND
Current assignee: MONITRON IND
Priority date: 1975-03-10
Filing date: 1975-03-25
Publication date: 1976-10-14
Also published as: GB1508014A; CA1027489A; FR2305086A1; FR2305086B1

Description

Lautsprecher Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher.
Der dynamische oder Schwingspulen-Lautsprecher, der im Jahre 1925 entwickelt wurde, wird in weitem Rahmen sowohl als Weitbereichs-Schallabstrahler als auch als Einheit für einen beschränkten Bereich für die Wiedergabe von entweder hohen oder niedrigen Frequenzen eingesetzt. Bei der Verwendung des dynamischen Lautsprechers für die Wiedergabe von mittleren und hohen Frequenzen haben sich keine speziellen Schwierigkeiten ergeben, da für diese Frequenzen die Umwandlung der elektrischen Schallenergie in Schaltdruck in der Luft keine ernsthaften Probleme stellt.
Bei niedrigen Frequenzen ergibt sich jedoch eine erhebliche Schwierigkeit hinsichtlich der Gewährleistung einer entsprechenden Koppelung zwischen der sich bewegenden Membran und der Luft, um Scha ruckwe zu erzeu«n, - den Wirkungsgrad des Lautsprechers bei höheren Frequcfizeil vergleichbar sind. Die Ursache dafür sind mehrere Faktoren, beispielsweise die Kompressibilität der Luft und die Tatsache, daß die Niederfrequenz-Energiewerte bei Musik ziemlich groß sind und deshalb eine größere Bewegung der Luft erfordern als es bei höheren Frequenzen der Fall ist. Zur Verbesserung der Fähigkeit eines vorgegebenen Konuslautsprechers, große Luftmengen zu bewegen und dadurch den erforderlichen Schalldruck für den Konus in annehmbarer Weise zu entwickeln, hat man herkömmlicherweise Einrichtungen, wie Bassreflexgehäuse, und unendliche Schallwände bzw. Resonanzwände entwickelt. Diese Einrichtungen haben jedoch ihre eigenen Nachteile, aufgrund derer es nicht möglich ist, daß sie in der Tonqualität, die sie erzeugen, wirklichkeitsgetreu und natürlich sind. Dies rührt daher, daß die Gehäuse dieser Einrichtungen akustisch resonant sind und, obwohl sie zur Erhöhung des Schalldrucks beitragen, dies bei im wesentlichen einer Frequenz erreichen, wodurch man einen unnatürlichen und manchmal störenden Ton erhält. Zusätzlich müssen derartige Gehäuse, damit sie wirksam werden, ziemlich groß sein, so daß sie sich für die Verwendung in einem Durchschnittshaushalt mit Räumen mittlerer Größe nicht eignen. Neuerdings hat man kleine Gehäuse und Lautsprecherkombinationen entwickelt, die jedoch einen niedrigen Wirkungsgrad haben und bei welchen der Resonanzcharakter des Schalls, wie er vorstehend beschrieben wurde, noch stärker auftritt.
Man hat auch andere Einrichtungen entwickelt, beispielsweise Kanalöffnungs- und Tunnelreflexgehäuse. Die damit erzielbaren Ergebnisse sind jedoch auch nicht zufriedenstellender als die bei anderen Arten von Lautsprechergehäusen erzielbaren.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein Lautsprecher und insbesondere ein Lautsprechergehäuse zu schaffen, bei welchem die vorc1;rnden Nacbteile vermieden sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Lautsprecher mit einem Gehäuse mit einem Paar von starren symmetrischen Kammern gelöst, von denen jede mit einem Satz von Lautsprechern und einem Basskanal bzw. einem Tieftonkanal versehen ist, der nach außen hin an einem Ende offen ist und der sich am anderen Ende in das Gehäuse mittels einer erweiterten bzw. trichterförmig era7eiterten Öffnung mündet. Die Kammern grenzen aneinander, sind jedoch durch eine Trennwand voneinander getrennt und haben insgesamt eine trapezförmige Gestalt, wobei die Lautsprecher an den nicht parallelen Seiten des Trapezes angebracht sind, so daß sie im Winkel verschoben sind.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Lautsprechergehäuse, welches sich besonders für die Stereophonie eignet, das jedoch auch eine überlegene Tonwidergabe aus monophonen Schallquellen bietet. Man erhält eine Verringerung der Größe der üblichen stereophonen Lautsprechersysteme, ohne daß die Tonqualität oder der Stereoeffekt beeinträchtigt werden. Aus einer schmalen Quelle erhält man eine volle Tieftonwidergabe. Die Reflexionseigenschaften der Raumflächen, wie der Wände und der Decke, tragen vorteilhaft dazu bei, die Schallverteilungsfähigkeiten des Systems durch die reflektive Verstärkung zu vergrößern.
Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 zeigt isometrisch ein Lautsprechergehäuse gemäß der Erfindung.
Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 2.
Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 2.
Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie 5-5 von Fig. 2.
zie in den Figuren 1 bis 5 gezeigte rechteckige Lautsprecheranordnung 11 hat eine Frontplatte 13, die von der Rückplatte 15 durch die die Seiten und die Oberseite bildende Platte 17 getrennt ist. Die Frontplatte 13 und die Rückplatte 15 bestehen aus Holz. Die die Seitenwand und die obere Wand bildene Platte 17 ist eine Kombination aus einem inneren Metallgitter 19 und einem äußeren Gewebematerial 21. Das Gewebe 21 ist ein dekorativ wirkendes Gewebe, wie es bei Lautsprechern gewöhnlich verwendet wird.
Der vordere akustische Rahmen 25 und der hintere akustische Rahmen 27 sind gegossene starre Kunststoffteile, die an der Frontplatte 13 bzw. der Rückplatte 15 befestigt werden nachdem der vordere akustische Rahmen 25 an dem hinteren akustischen Rahmen 27 mittels der Stäbe oder Bolzen 29 so festgelegt worden ist, daß eine einstückige Einheit gebildet wird. Die Trennwand 31 teilt die Einheit in Gehäuse oder Kammern 33 und 35. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind die Kammern 33 und 35 zusammen insgesamt trapezförmig, wobei jede Kammer ein Paar von Lautsprechern 41 und einen Lautsprecher oder Schalltrichter 43 hat, der an den nicht parallelen Seiten der trapezförmigen Konstruktion angebracht ist.
Die akustischen Rahmen 25 und 27 sind aus einem Polyesterharz hergestellt, das mit Kalkstein als Füllmaterial kombiniert ist. Die Verwendung eines sehr starren Materials für die akustischen Rahmen 25 und 27 führt dazu, daß der Wirkungsgrad des Systems bedeutend gesteigert wird. Nahezu die ganze akustische Energie, die von den Lautsprecherkonen erzeugt wird, wird zur Erzeugung von Schall ausgenutzt, also nicht zum Inschwingungversetzen eines weniger stM en G«huuses, beispielsweise aus Holz, verbraucht. Dadurch werden auch die Verzerrung und die Resonanzeffekte von dieser Quelle verringert. Die Gehäuse sind mit einem Isoliermaterial aus gesponnenen Glas ausgekleidet, beispielsweise mit Fiberglas (Owens Corning Fibreglas), um die inneren Reflexionen zu spalten und um eine Turbulenz zu beseitigen.
Die Lautsprecher 41 sind so ausgelegt, daß sie eine akustische Aufhängung haben, wobei die Aufhängung sehr nachgiebig ist, so daß ihre mechanische Resonanz eine sehr niedrige Frequenz ist, die zwischen 80 Hz und dem unteren, nicht hörbaren Bereich liegt. Die Lautsprecher 41 sind so ausgelegt, daß sie eine sehr große Schwingspule und sehr große Konusauslenkungen haben, so daß sie in der baye sind, große Luftmengen zu bewegen.
Der Basskanal 41 öffnet sich zur Außenumgebung hin an einem Ende über die Öffnung 41 sowie in die Kammer 33 mittels der sich trichterförmig erweiternden Öffnung 49 am anderen Ende.
Der untere Basskanal 55 öffnet sich zur Außenumgebung hin an einem Ende über die Öffnung 57 und zur Kammer 35 mittels der sich trichterförmig erweiterenden Öffnung 59 am anderen Ende.
Wenn die Lautsprecher 41 beispielsweise einen Durchmesser von etwa 1o cm (4") haben, erhält man optimale Ergebnisse, wenn die Kammer 33 ein Volumen zwischen 8 dm3 und 13 dm3 hat (500 bis 800 in3),der Basskanal 45 eine Breite zwischen 19 mm und 38 mm (3/4" bis 1 1/2"), die sich erweiternde Öffnung 49 eine Breite von 64 mm bis 89 mm (2 1/2" bis 3 1/2") an ihrem breitesten Teil und der Radius 61 eine Abmessung von 33 mm bis 51 mm (1 1/4" bis 2") haben.
Die Kammer 35 und der Baskanal 55 haben die gleiche Abmessungen wie die Kammer 33 und der Basskanal 45.
Für die Montage der Vorrichtung wird der vordere akustische Rahmen 25 an der Frontplatte 13 mittels Holzschrauben 63 befestigt, nachdem die Lautsprecher 41 und 43 in ihren Haltenuten 64 bzw. 65 positioniert sind. Der vordere akustische Rahmen 25 und der hintere akustische Rahmen 27 sind aneinander durch die Bolzen 29 befestigt.
Anschließend wird dIe Rückplatte 15 positioniert. Durch bohrungen, die in die Rückplatte 15 gebohrt sind, werden Benkbolzen 66 geführt und an dem akustischen Rahmen 27 mittels U-förmiger Arretiermuttern, beispielsweise durch die Arretiermutter 67, befestigt, nachdem das Metallgitter 19 bzw. das Metailnetz und das Gewebe 21 in ihren Haltenuten und 72, wie dies in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist, angeordnet worden sind. Anschließend werden, falls dies erwünscht ist, Holzstopfen zur Abdichtung der Bohrungen in der Rückplatte 15 benutzt.
Versuche, welche an den Öffnungen 57 und 59 und an den Stellen 81, 83 und 85 placierte Indikatoren benutzen, wurden bei Tieftonfrequenzen von loo bis 35 Hz ausgeführt. Die Druckwellenamplitude an der Stelle 81 hat sich als die niedrigste erwiesen. Dies ist wegen der vergleishsweise großen Fläche zu erwarten.Die Druckwellenamplitude beginnt an der sich erweiterenden Öffnung 59 anzusteigen und wird an der Stelle 83 ein Maximum wegen der Reduzierung der Fläche und des sich ergebenden Venturi-Effektes. Die Druckwellenamplitude ist die gleiche an der Stelle 85 und an der Öffnung 57, sowie an der Stelle 83, da die Querschnittsfläche des Basskanals 55 an diesen Stellen die gleiche ist wie die Querschnittsfläche an der Stelle 83.
Da die Länge des Basskanals auf einem wesentlich geringeren Wert als 1/4 der Wellenlänge der entsprec -: Freuenzc-n gehalten ist, nämlich 35 bis loo Hz, gibt es In ciiesein Frqaenzbereich wegen des Basskanals selbst keine Resonanzeffekte.
Bei 100 Hz entspricht 1/4 der Wellenlänge gleich o,82 m, bei 35 Hz entspricht 1/4 der Wellenlänge gleich 2,4 m (7,8 ft). An der Öffnung 47 ist die Druckwelle mit der Luft über einen Schlitz gekoppelt. Dieser Schlitz ist sehr ähnlich der "f"-Loch-Kupplung, wie sie bei Bassviolinen und anderen Saiteninstrumenten verwendet wird.

Claims

Ansprüche

Lautsprecher, gekennzeichnet durch a) ein Gehäuse, bei welchem wenigstens ein Lautsprecher auf einer Oberfläche angeordnet ist, und b) eine Kanaleinrichtung (45, 55) mit einem ersten Ende (47, 57) und einem zweiten Ende mit einer sich glatt trichterförmig erweiternden Öffnung (49, 59) in das Gehäuse, wobei das erste Ende von der Frontseite (13) des an dieser Fläche anzubringenden Lautsprechers im Abstand angeordnet und davon weggerichtet ist, um zu verhindern, daß sich Schall von dem Lautsprecher durch das erste Ende in die Kanaleinrichtung fortpflanzt, und daß die Begrenzung der sich erweiternden Öffnung eine nicht lineare Krümmung hat, welche einen Venturi-Effekt zwischen dem Luftvolumen in dem Gehäuse und dem Luftvolumen in der Kanaleinrichtung erzeugt.
2. Lautsprecher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zweites Gehäuse mit wenigstens einem an seiner Oberfläche angebrachten Lautsprecher und einer zweiten Kanaleinrichtung mit einem ersten Ende, welches offen ist, und einem zweiten Ende mit einer sich in das zweite Gehäuse erweiternden Öffnung, wobei die Gehäuse aneinandergrenzen und die Grenze der sich erweiternden öffnung der zweiten Kanaleinrichtung eine nicht lineare Krümmung hat, die einen Venturi-Effekt zwischen cen T olur!1en in dem Gehäuse und dem Luftvolumen in der ersten Kanaleinrichtung erzeugt.
3. Lautsprecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse symmetrisch sind.
4. Lautsprec'er nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Ge.sause planar und durch eine Trennwand getrennt sind.
5. Lautsprecher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Gehäuse eine Vielzahl von an seiner Oberfläche angebrachten Lautsprechern hat.
6. Lautsprecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecher dieser Gehäuse im Winkel in einer Richtung von den Lautsprechern des anderen Gehäuses weggerichtet positioniert sind.
7. Lautsprecher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende im wesentlichen senkrecht zu dem zweiten Ende liegt.
8. Lautsprecher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich starre vordere und hintere akustische Rahmeneinrichtungen (25, 27) für das Abstützen der Lautsprecher dazwischen angeordnet sind.
9. Lautsprecher nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch zusätzliche Frontplatteneinrichtungen (13) und Rüokplatteneinrichtungen (15) sowie die Seiten und die Oberseite begrenzende Einrichtungen (17), die zwischen der Frontplatteneinrichtung und der Rückplatteneinrichtung angeordnet sind, wobei die Anordnung insgesamt rechteckig ausgebildet ist, und die Hinterseite eines jeden Lautsprechers in einem der Gehause angec-nco ist und di - e eines jeden der Lautsprecher von dem jeweiligen Gehäuse weg gerichtet, jedoch von der Frontplatten- und Rückplatteneinrichtung sowie der die Oberseite und die Seiten bIldenden Einrichtung umschlossen ist, rcbI die die Oberseite und die Seiten bildende Einrichtung schalldurchlässig und die Frontplatten-@nd Rüchplatteneinrichtung relativ schwache Schall-10. Lautsprecher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß jede der sich erweiternden Öffnungen eine Breite von 64 mm bis 89 mm (2 1/2 bis 3 1/2 ") hat, jeder der Kanäle eine Breite von insgesamt 19 mm bis 38 mm (3/4 bis 1 1/2") hat und jedes Gehäuse ein Volumen von 8 <9m3 bis 13 dm3 (500 bis 800 in3) aufweist und der vordere und hintere akustische Rahmen (25, 27) aus Polyesterharz kombiniert mitKalkstein als Füllmaterial hergestellt sind.