DE2930069C2 - Lautsprecheranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lautsprecheranordnung mit einem Gehäuse und mindestens einem darin angeordneten Membrankorö.

Um eine naturgetreue Klangwiedergabe zu erzielen, ist es bekannt, die Lautsprecher in einem Gehäuse anzuordnen und durch verschiedene Ausgestaltungen des Gehäuses die Klangabstrahlung von den Lautsprechern zu beeinflussen.

So ist beispielsweise aus der DE-OS 23 43 975 ein Lautsprechergehäuse bekannt, das aus über einen Kern gewickelten und miteinander verklebten Papierlagen besteht.

Zur Herstellung von Lautsprechergehäusen wurde auch bereits Holz verwendet, wobei der Verlauf der Faserrichlung Berücksichtigung fand (DE-OS 23 59 082).

Es ist weiterhin bekannt, zur Herstellung des Lautsprechergehäuses Kunststoff zu verwenden (High Fidelity )ahrbuch9, Karlsruhe. Verlag G. Braun, 1978). Mit einem solchen Lautsprechergehäuse kann man zwar gute Werte der Dämpfung erhalten, jedoch weist ein Gehäuse aus Kunststoff nicht die notwendigen Steifigkeitswerte auf.

Gute Steifigkeit kann man dagegen bei der Verwendung von bestimmten Legierungen oder Zinkspritzguß erzielen, allerdings sind dann wieder die Dämpfungswerte unzureichend.

Man hat auch bereits Beton zur Herstellung von Lautsprechergehäusen verwendet (»Lautsprecherboxen« auf der HiFi 1976, Funkschau 1976. Heft 26; DE-OS 26 56 192). Diese Lautsprechergehäuse, die verbesserte Klangqualitäten aufweisen, haben ebenso wie Lautsprecherboxen aus Marmor oder Naturstein-Schiefer (»Schwergewichtler: Boxen aus Marmor« Audio 8. August 1978; Prospekte der Firma |ordan Watts Ltd.) ein erhebliches Gewicht und sind dadurch teuer in der Herstellung und im Transport sowie schwer beweglich.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden. Lautsprechergehäuse mehrschichtig aufzubauen, wobei eine Schicht eine äußere, harte, gerippte, mit beliebigen Fasern verstärkte, aus Kunstharz oder Thermoplasten bestehende Schicht ist, während die andere eine innere gerippte Dämpfungsschicht aus körnigem, hartem, schwerem Material, wie Splitt oder Metallschrot, eingebettet in leichtem, flexiblem Material, wie PU-Harz, Gummi oder weichen Thermoplasten, ist. Insgesamt ergibt sich dabei ein sehr schwerer Aufbau durch die Einbettung des körnigen Materials (deutsche Patentanmeldung P 27 59 332).

Bei der Herstellung von Lautsprechermembranen ist es weiterhin bekannt, zur Verhinderung von Phasenverschiebungen Membranmaterial zu verwenden, welches aus beliebigen Harzen und harten Thermoplasten besteht, die mit Glas-, Karbon-, Bor- oder Kunstfasern armiert werden (DE-OS 27 51 700). Bei Lautsprechergehäusen und Membrankörben ist es wesentlich, daß diese eine hohe Dämpfung aufweisen, im Gegensatz zu Lautsprechermembranen, die entsprechend den Angaben in der DE-OS 27 51 700 zur Vermeidung von Phasenverschiebungen eine geringe Dämpfung haben sollen.

Insgesamt sind die bekannten Werkstoffe Holz, Kunststoff oder Aluminium zwar relativ leichte Werkstoffe mit mehr oder weniger ausreichenden akustischen Dämpfungseigenschaften, sie neigen jedoch aufgrund geringer Steifigkeit zu Eigen- und Teilschwingungen. Um hier verbesserte akustische Eigenschaften zu erreichen, müssen zusätzliche Versteifungen oder aufwendige Baumaßnahmen vorgesehen werden, wobei Fugen und Stoßstellen des Gehäuses Unstetigkeitsstellen bilden, die eine optimale Schallabstrahlung vernindern und die Eigenfrequenz des Gehäuses ungünstig beeinflussen.

Ein weiteres, die Klangqualität eines Lautsprechers wesentlich beeinflussendes Bauelement ist der Membrankorb, an dem die schnellschwingende Membran und der sie antreibende Magnet befestigt sind. Um Luftturbulenzen und damit das zu akustischen Verzerrungen führende Taumeln der Membran zu verhindern, muß der Rahmenwerkstoff eigenresonanzfreies Schwingungsverhalten bei hoher Dämpfung sowie bei leichter und steifer Bauweise aufweisen. Metallgußwerkstoffe, die hierfür eingesetzt werden (beispielsweise Prospekt der Firma Magnat Elektronik GmbH & Co., Köln), sind Konzessionswerkstoffe, da deren akustische Dämpfungseigenschaften nicht optimal sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lautsprecheranordnung mit einem Gehäuse und mindestens einem darin angeordneten Membrankorb derart zu verbessern, daß die für die akustische Qualität wesentlichen Dämpfungs- und Steifigkeitseigenschaften verbessert werden, ohne daß dazu hohe Werkstoffmassen erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Lautsprecheranordnung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Günstig ist es, wenn das gesamte Gehäuse aus faserverstärktem Kunststoff besteht.

Vorzugsweise werden als Verstärkungsfasern Kohlenstoffasern in den Kunststoff eingelagert, es ist jedoch auch die Einlagerung von Glasfasern und Synthesefasern, insbesondere von Aramidfasern, möglich.

Die genannten Fasern können auch in Mischung vorliegen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß der Aufbau der Gehäuseteile schichtförmig ist, wobei sich Schichten mit einem Fasergehalt von mehr als 30% und Schichten mit geringerem oder keinem Fasergehalt abwechseln.

Vorzugsweise ist der Aufbau dreischichtig mit einem auf beiden Seiten von einer faserhaltigen Schicht begrenzten faserlosen Kern.

Als besonders geeignete Kunststoffe sind Epoxidharze, Polyesterharze, Hart-PVC, Polyäthylene, Polystyrole oder Polyacrylharze zu nennen.

Vorzugsweise sind die den Membrankorb iragsnde Wand des Gehäuses und der Membrankorb einstückig aus faserverstärktem Kunststoff geformt. Günstig ist es ferner, wenn mehrere Wandteile des Gehäuses einstükkig aus faserverstärktem Kunststoff geformt sind.

Die Verwendung von faserverstärktem Kunststoff zur Herstellung des Gehäuses und/oder der Membran hat den Vorteil, daß sich Lautsprechergehäuse und Membrankörper mit hoher Steifigkeit und hoher Dämpfung bei gleichzeitiger Anpassungsfähigkeit an entsprechende Tönerbereiche herstellen lassen.

Günstig ist es. daß sich auf diese Weise einzelne Gehäusewände des Gehäuses zu Wandgruppen einstükkie zusammenfassen lassen, so daß sie in einem

Arbeitsgang gefertigt werden können. Das gleiche gilt für eine einstückige Fertigung des Membrenkorbes und mindestens einer Gehäusewand.

Die Verwendung von faserverstärktem Kunststoff zur Herstellung der Gehäuse bietet zusätzlich die Möglichkeit, die Gehäusewände auch nicht eben auszugestalten, beispielsweise kugelförmige Gehäuse herzustellen.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigt

F i g. 1 ein Lautsprechergehäuse in Vorderansicht;

F i g. 2 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht des in Fi g. 1 dargestellten Lautsprechergehäuses;

F i g. 3 eine Schnittansicht eines Membrankorbes;

Fig.4 eine schematische Darstellung der Faseranordnung in einem Bauteil aus faserverstärktem Kunststoff;

F i g. 5 eine Draufsicht auf eine mögliche Faseranordnung;

Fig.6 eine perspektivische Ansicht einer möglichen Faseranordnung;

F i g. 7 eine schematische Darstellung von Lautsprechergehäusebauteilen und eines zusammengesetzten Lautsprechergehäuses und

Fig.8 eine Ansicht ähnlich Fig. 7 mit zwei anders geformten Lautsprechergehäusebauteilen.

In Fig. 1 ist ein Lautsprechergehäuse 1 an sich bekannter Bauart dargestellt, das die Form eines Kastens hat, in dessen Vorderwand 2 Öffnungen 3 und 4 für die Aufnahme von in der Zeichnung nicht dargestellten Lautsprechern angeordnet sind. Im Bereich der Öffnungen 3 und 4 sind Membrankörbe 5 und 6 an der Vorderwand 2 befestigt. Das Lautsprechergehäuse 1 ist mittels Seitenwänden 7, einer Rückwand und mittels oberer und unterer Wand 8 bzw. 9 abgeschlossen. Gemäß der Erfindung ist das gesamte Lautsprechergehäuse oder ein Teil desselben aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt. Als Kuns'.stoffmaterial kommen insbesondere Epoxidharze, Polyesterharze, Hart-PVC, Polyäthylene, Polystyrole oder PoIyacrylharze in Frage. Erfindungsgemäß sind in den Kunststoff fasrige Werkstoffe eingelagert, vorzugsweise Kohlenstoffasern. Es können jedoch aus Glasfasern oder Synthesefasern und hier insbesondere Aramidfasern Verwendung finden, die Elastizitätsmodulen von etwa 100 KN/mm² erreichen.

Die Fasern können in dem Kunststoff in verschiedener Weise angeordnet sein. Eine besonders günstige Anordnung ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Dabei sind die Fasern lagenweise übereinandergeschichtet, wobei die Fasern in jeder Lage parallel verlaufen, während die Richtung der Fasern in verschiedenen Lagen unterschiedlich ist. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 verlaufen die Fasern 10 in einer untersten Schicht 11 senkrecht zu den Fasern in einer oberen Schicht 12. Zwischen den Schichten 11 und 12 sind zwei weitere Schichten 13 und 14 angeordnet, deren Fasern ebenfalls senkrecht zueinander, jedoch unter 45° gegenüber den Fasern in der untersten und obersten Schicht 11 bzw. 12 verlaufen.

Es handelt sich hierbei um eine vorteilhafte Anordnung der Fasern im Kunststoff, die für die Erzielung hoher Dämpfungs- und hoher Steifigkeitswerte günstig ist. Die Anordnung der Fasern zueinander kann jedoch je nach Bedarf verschieden gewählt werden, die Winkel der Fasern in benachbarten Schichten können zwischen 0 und 90° variieren. Dabei

ergibt sich die günstige Orientierung u.a. auch daraus, daß die Steifigkeit des faserverstärkten Kunststoffmatcrials abnimmt, wenn Zugkräfte in zunehmende Winkel zur Faserrichtung an diesem angreifen, während die Dämpfungseigenschaften des Materials senkrecht zur Faserrichtung am größten sind. Um geeignete Werte zu erreichen, können beispielsweise auch die Fasergehalte in den verschieden orientierten Lagen unterschiedlich gewählt werden.

Gemäß der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß m mindestens in einem Bereich des faserverstärkten Kunststoffes ein Fasergehalt von mehr als 30 Vol.-% enthalten ist. um die für hohe Klangqualitäten notwendigen Eigenschaften zu erreichen.

In Fig.4 ist eine weitere mögliche Anordnung der : Fasern dargestellt. Diese gleicht weitgehend der Anordnung der Fig. 6, jedoch verlaufen die Fasern in der oberen Schicht 12 parallel zur unteren Schicht 11, d. h. die Fasern verlaufen in jeder dritten Schicht parallel. Eine solche Faseranordnung ist beispielsweise .·" günstig für den Aufbau des Membrankorbes, wie sich aus der aufgebrochenen Darstellung der Fig. 3 ergibt. Insgesamt erhält man bei dieser Ausgestaltung eine Sandwich-Bauweise, bei welcher an den Außenflächen eines Bauteils parallel zur Bauteilrichtung verlaufende Ji Fasern angeordnet sind, während sich zwischen diesen Faserlagen entweder nicht faserverstärkter Kunststoff oder schräg dazu verlaufende, in Kunststoff eingebettete Faserlagen befinden, welch letztere auch einen geringeren Gehalt ais 30 Vol.-% haben können. m

Die anhand der F i g. 5 und 6 sowie anhand der F i g. 4 beschriebenen Faseranordnungen lassen sich vorteilhaft sowohl beim Aufbau des Lautsprechergehäuses als auch beim Aufbau des Membrankorbes einsetzen.

Darüber hinaus können die Fasern im Kunststoff auch js in anderer Form eingelagert sein, beispielsweise als Gewebe aus den Fasern oder in Form von Matten, in welchen die Fäden keine Vorzugsrichtung haben. In diesen Matten sind die Fasern mindestens 20 mm lang, während sie in den oben beschriebenen Fadenscharen oder in Geweben vorzugsweise in Form von Endlosfasern Verwendung finden.

Die Verwendung von faserverstärktem Kunststoff zur Herstellung von Lautsprecheranordnungen ermöglicht eine besonders rationelle und für die Tonqualität vorteilhafte Fertigung der Lautsprechergehäuse. Zunächst ist es möglich, die Membrankörper einstückig an eine Gehäusewand anzuformen. Getrennte Befestigungen der Membrankörper an Gehäuse, die akustische Störungen verursachen können, entfallen dadurch.

Darüber hinaus können auch Einzelteile des Lautsprechergehäuses einstückig geformt werden. In F i g. 7 ist als Beispiel ein Lautsprechergehäuse 1 dargestellt, in welchem der Innenraum durch eine Zwischenwand 15 in einen oberen Teilraum 16 und einen unteren Teilraum 17 getrennt ist. Dieses Lautsprechergehäuse kann aus zwei jeweils für sich einstückig geformten Bauteilen 18 und 19 zusammengesetzt werden, beispielsweise aus einem ersten Bauteil 18, das die Vorderwand mit angeformten Membrankörben sowie die obere und die untere Abschlußwand umfaßt, während ein zweites Bauteil 19 aus der Rückwand, den beiden Seitenwänden und der diese verbindenden Zwischenwand besteht.

Eine andere Möglichkeit ergibt sich aus Fig. 8, bei dieser Ausgestaltung ist die mit den Membrankörben versehene Vorderwand einstückig mit den Seitenwänden verbunden, während ein zweites Bauteil aus der Rückwand, der oberen und der unteren Abschlußwand sowie der Zwischenwand besteht.

Selbstverständlich sind hier beliebige Variationen möglich, die nicht im einzelnen beschrieben werden.

Günstig ist dabei vor allen Dingen, daß die Zahl der Stoßstellen zwischen Einzelteilen des Lautsprechergehäuses niedrig gehalten wird; dadurch lassen sich die akustischen Eigenschaften des Lautsprechergehäuses verbessern.

Selbstverständlich lassen sich auf diese Weise auch Lautsprechergehäuse mit anderen Formen herstellen, beispielsweise kugelförmige Lautsprechergehäuse.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Lautsprecheranordnung mit einem Gehäuse und mindestens einem darin angeordneten Membrankorb, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens Teile (18, 19) des Gehäuses (1) und/oder Membrankorb (5, 6) aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen, wobei mindestens in einem Bereich des faserverstärkten Kunststoffes ein Fasergehall von mehr als 30 Vol.-°/o enthalten ist, ι ο und daß die Fasern (10) schichtförmig übereinander angeordnet sind, wobei die Richtung d^r Fasern (10) in den übereinanderliegenden Schichten (11, 12, 13, 14) verschieden ist.

2. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Gehäuse (1) aus faserverstärktem Kunststoff besteht.

3. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungsfasern (10) Kohlenstoffasern in den Kunststoff eingelagert sind.

4. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungsfasern (10) Glasfasern in den Kunststoff eingelagert sind.

5. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungsfasern (10) Synthesefasern in den Kunststoff eingelagert sind.

6. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern (10) Aramidfasern sind.

7. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern (10) ein Gemisch aus Kohlen- J> stoffasern mit Glasfasern sind.

8. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern (10) ein Gemisch aus Kohlenstoffasern mit Synthesefasern sind.

9. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern (10) ein Gemisch aus Kohlenstoffasern, Glasfasern und Synthesefasern sind.

10. Lautsprecheranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau der Gehäuseteile (18, 19) schichtförmig ist wobei sich Schichten mit einem Fasergehalt von mehr als 30 Vol.-% und Schichten mit geringerem oder keinem Fasergehalt abwechsein.

11. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau dreischichtig ist mit einem auf beiden Seiten von einer faserhaltigen Schicht begrenzten faserlosen Kern.

12. Lautsprecheranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffe Epoxidharze, Polyesterharze, Hart-PVC, Polyäthylene, Polystyrole oder PoIyacrylharze sind.

13. Lautsprecheranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Membrankorb (5,6) tragende Wand (2) des Gehäuses (1) und der Membrankorb (5, 6) einstückig aus faserverstärktem Kunststoff geformt t>5 sind.

14. Lautsprecheranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß mehrere Wandteile (2,7,8,9) einstückig aus faserverstärktem Kunststoff geformt sind.