DE4019645A1 - Lautsprechersystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lautsprechersystem mit einem Baßreflexgehäuse und genauer auf ein Basreflexgehäuse- Lautsprechersystem, das zur Wiedergabe niedriger Frequenzen geeignet ist.

Lautsprechersysteme mit Baßreflexgehäusen besitzen akustische Strahler, wie etwa Öffnungen (hiernach "Öffnungen" (Ports) bezeichnet), die in der vorderen Schallwand geschlossener Boxen geformt sind. Die hintere Welle von der Rückseite der Lautsprechereinheit in der Box mit Öffnungen wird durch die Öffnungen übertragen und in Phase mit der vorderen Welle von der Vorderseite der Lautsprechereinheit abgestrahlt. Eine Lautsprechereinheit mit einem Baßreflexgehäuse kann Töne in einem weiteren Niederfrequenzbereich erzeugen als ein Lautsprechersystem mit einer geschlossenen Box des gleichen Volumens.

Es ist ein Lautsprechersystem mit einer einzigen Box oder einem einzigen Gehäuse bekannt, das in zwei unabhängige Unterkammern unterteilt ist. Das Lautsprechersystem umfaßt zwei Lautsprechereinheiten, die auf die Unterteilung montiert sind, und zwei Öffnungen, die mit den jeweiligen Unterkammern in Verbindung stehen, was zu Doppeltresonanzkreisen führt, die akustisch, miteinander in Reihe geschaltet sind.

Die gesamte Schalldruckkurve des Lautsprechersystems wird als die Summe der Schalldruckkurven bezüglich der beiden Öffnungen ausgedrückt. Da das Lautsprechersystem akustische Doppeltresonanzkreise oder -systeme besitzt, kann das Lautsprechersystem einen erwünschten Niederfrequenzbereich besitzen, wenn passend ausgewählte Resonanzfrequenzen der Öffnungen miteinander verbunden werden.

Mit der Verwendung der beiden akustischen Resonanzsysteme kann das Lautsprechersystem jedoch nicht mit größerer Freiheit entworfen werden und ist beschränkt hinsichtlich der akustischen Frequenzcharakteristiken und -variationen, die zu verwirklichen sind.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lautsprechersystem zur Verfügung zu stellen, das relativ einfach im Aufbau ist und mit größerer Freiheit für eine große Mannigfaltigkeit von akustischen Frequenzcharakteristiken entworfen werden kann.

Erfindungsgemäß umfaßt ein Lautsprechersystem eine Mehrzahl von Gehäusen, die jeweils vorgegebene Volumen besitzen und eine der Seiten, d. h. Vorder- oder Rückseiten, der Vibrationselemente einer Mehrzahl von Lautsprechereinheiten umgeben, und ein gemeinsames Gehäuse, das ein vorgegebenes Volumen besitzt und die anderen Seiten der Vibrationselemente umgibt. Die Gehäuse besitzen jeweils akustische Strahler mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen.

Die obige und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen, in denen beispielhaft bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt sind.

Fig. 1 ist ein Querschnitt eines Lautsprechersystems nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist ein Schaltbild eines zu dem in Fig. 1 gezeigten Lautsprechersystem mechanisch äquivalenten Systems.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Frequenzcharakteristik des in Fig. 1 gezeigten Lautsprechersystems zeigt.

Fig. 4 ist ein Querschnitt eines Lautsprechersystems nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 ist eine Draufsicht eines Lautsprechersystems nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6 ist ein Querschnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5.

Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII in Fig. 5.

Fig. 8 ist eine Draufsicht eines Lautsprechersystems nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 9 ist ein Querschnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 8.

Fig. 10 ist ein Querschnitt entlang der Linie X-X in Fig. 9.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 zeigt ein Lautsprechersystem nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Das in Fig. 1 gezeigte Lautsprechersystem besitzt ein in drei unabhängige Unterkammern, d. h. eine erste Unterkammer 9, eine zweite Unterkammer 10 und eine dritte Unterkammer 11, unterteiltes Lautsprechergehäuse. Das Lautsprechersystem umfaßt außerdem eine erste Lautsprechereinheit 12 und eine zweite Lautsprechereinheit 13 und eine erste Öffnung 14, eine zweite Öffnung 15 und eine dritte Öffnung 16. Die Unterkammern 9, 10, 11, die Lautsprechereinheiten 12, 13 und die Öff­ nungen 14, 15, 16 bilden zusammen drei Resonanzkreise oder -systeme. Die erste und zweite Lautsprechereinheit 12, 13 besitzen jeweils bekannte Vibrationselemente.

Die Rückseite der ersten Lautsprechereinheit ist von einem ersten Gehäuse 6 mit der darin gebildeten ersten Unterkammer umgeben. Das erste Gehäuse 6 besteht aus einer Unterteilung 4, an die die erste Lautsprechereinheit 12 befestigt ist, und einer äußeren Wand 1. Die erste Öffnung 14, die als akustischer Strahler mit einer Resonanzfrequenz f01 dient, ist in dem ersten Gehäuse 6 angeordnet. Das erste Gehäuse 6 besitzt einen Eingangsanschluß 17, der elektrisch mit der ersten Lautsprechereinheit 12 über ein Verbindungskabel 19 verbunden ist.

Die Rückseite der zweiten Lautsprechereinheit 13 ist von einem dritten Gehäuse 8 mit der darin gebildeten dritten Unterkammer 11 umgeben. Das dritte Gehäuse 8 besteht aus einer Unterteilung 5, an die die zweite Lautsprechereinheit 13 befestigt ist, und einer äußeren Wand 3. Die dritte Öffnung 16, die als akustischer Strahler mit einer Resonanzfrequenz f03 dient, ist in dem dritten Gehäuse 8 angeordnet. Das dritte Gehäuse 8 besitzt einen Eingangsanschluß 18, der elektrisch mit der zweiten Lautsprechereinheit 13 über ein Verbindungskabel 20 verbunden ist.

Die Vorderseiten der ersten und zweiten Lautsprechereinheit 12, 13 sind von dem gemeinsamen zweiten Gehäuse 7 mit der darin gebildeten Unterkammer 10 umgeben, wobei die erste und dritte Lautsprechereinheit 12, 13 einander gegenüberliegen. Das zweite Gehäuse 7 besteht aus den Unterteilungen 4, 5 und einer äußeren Wand 2. Die zweite Öffnung 15, die als akustischer Strahler mit einer Resonanzfrequenz f02 dient, ist in dem zweiten Gehäuse 7 angeordnet. Die drei Resonanzfrequenzen f01, f02, f03 von jeweils der ersten, zweiten und dritten Öffnung sind voneinander verschieden.

Fig. 2 zeigt ein zu dem in Fig. 1 gezeigten Lautsprechersystem mechanisch äquivalentes System.

Die verschiedenen Parameter in Fig. 2 sind wie folgt definiert:

R1: Summe der mechanischen Widerstände der Kante und des Dämpfers der ersten Lautsprechereinheit 12 und der Strah­ lungswiderstand einer Seite der ersten Lautsprechereinheit 12.
M1: Summe der äquivalenten Massen des Schwingungssystems der ersten Lautsprechereinheit 12 und die zusätzliche Masse einer Seite der ersten Lautsprechereinheit 12.
C1: Steifigkeit des Schwingungssystems der ersten Laut­ sprechereinheit.
R2: Summe der mechanischen Widerstände der Kante und des Dämpfers der zweiten Lautsprechereinheit 13 und der Strah­ lungswiderstand einer Seite der zweiten Lautsprechereinheit 13.
M2: Summe der äquivalenten Massen des Schwingungssystems der zweiten Lautsprechereinheit 13 und die zusätzliche Masse einer Seite der zweiten Lautsprechereinheit 13.
C2: Steifigkeit des Schwingungssystems der zweiten Laut­ sprechereinheit.
M3: Summe der akustischen Masse der ersten Öffnung 14 und der zusätzlichen Masse der Öffnungsebene der ersten Öffnung.
C3: Steifigkeit der Luft in der ersten Unterkammer 9.
M4: Summe der akustischen Masse der zweiten Öffnung 15 und der zusätzlichen Masse der Öffnungsebene der zweiten Öffnung.
C4: Steifigkeit der Luft in der zweiten Unterkammer 10.
M5: Summe der akustischen Masse der dritten Öffnung 16 und der zusätzlichen Masse der Öffnungsebene der dritten Öffnung.
C5: Steifigkeit der Luft in der dritten Unterkammer 11.
F1: Antriebskraft der ersten Lautsprechereinheit 12.
F2: Antriebskraft der zweiten Lautsprechereinheit 13.
V1: Luftgeschwindigkeit in der ersten Öffnung 14.
V2: Luftgeschwindigkeit in der zweiten Öffnung 15.
V3: Luftgeschwindigkeit in der dritten Öffnung 16.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Luftgeschwindigkeit V1 in der ersten Öffnung 14 maximal in der Nähe eines Resonanzpunktes der Masse M3 und der Steifigkeit C3. Daher ist der Wert des Schalldruckes, der von der ersten Öffnung 14 abgestrahlt wird, maximal bei einer Frequenz f01 (Fig. 3) am Resonanzpunkt. Die Luftgeschwindigkeit V2 ist in der zweiten Öffnung 15 maximal in der Nähe eines Resonanzpunktes der Masse M4 und der Steifigkeit C4. Daher ist der Wert des Schalldruckes, der von der zweiten Öffnung 15 abgestrahlt wird, maximal bei einer Frequenz f02 am Resonanzpunkt. Die Luftgeschwindigkeit V3 ist in der dritten Öffnung 16 maximal in der Nähe eines Resonanzpunktes der Masse M5 und der Stei­ figkeit C5. Daher ist der Wert des Schalldruckes, der von der dritten Öffnung 16 abgestrahlt wird, maximal bei einer Frequenz f03 am Resonanzpunkt.

Fig. 3 zeigt eine Frequenzresponsecharakteristik des in Fig. 1 gezeigten Lautsprechersystems. Die Kurve L1 stellt den Wert des Schalldrucks der ersten Öffnung 14 dar, die Kurve L2 stellt den Wert des Schalldrucks der zweiten Öffnung 15 dar, die Kurve L3 stellt den Wert des Schalldrucks der dritten Öffnung 16 dar, und die Kurve LS stellt den Wert des gesamten Schalldrucks des Lautsprechersystems dar. Die Kurve LS für den gesamten Schalldruck ist als die Summe der Schalldruckkurve L1 der ersten Öffnung, der Schalldruckkurve L2 der zweiten Öffnung und der Schalldruckkurve L3 der dritten Öffnung dargestellt.

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 4 zeigt ein Lautsprechersystem in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung.

Das in Fig. 4 gezeigte Lautsprechersystem unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten Lautsprechersystem dadurch, daß die in Fig. 1 gezeigte erste Öffnung 14 durch einen passiven Strahler ersetzt wurde, der eine flache Vibrationsplatte 21 und eine Kante 22 um den äußeren Umfang der flachen Vibrationsplatte 21 umfaßt und der Schallwellen in Resonanz mit einer bestimmten Frequenz abstrahlt, und daß die in Fig. 1 gezeigte dritte Öffnung 16 durch einen Brummkonus 23 ersetzt wurde. Durch Ersetzen einiger oder aller der ersten, zweiten und dritten Öffnungen 14, 15, 16 durch passive Strahler besitzt das resultierende Lautsprechersystem eine gewünschte Kombination von akustischen Frequenzcharakteristiken.

Der passive Strahler 21, 22 und der Brummkonus 23 können andere als die gewünschten Frequenzen abschneiden, die von der ersten und dritten Unterkammer 9, 11 abgestrahlt zu werden, da der Durchgangsstrahler 21, 22 und der Brummkonus 23 die Räume zwischen jeweils der ersten und der dritten Unterkammer 9, 11 schließen. Der Brummkonus 23 erlaubt eine einfache Frequenzanpassung nach seiner Herstellung, da seine Schwingungsmasse relativ leicht angepaßt werden kann.

Ausführungsbeispiel 3

Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen ein Lautsprechersystem nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Das Lautsprechersystem nach dem dritten Ausführungsbeispiel besteht darin, daß die in Fig. 1 gezeigte erste, zweite und dritte Öffnung 14, 15, 16 jeweils durch von hinten geladene (backloaded) Hörner 24, 25, 26 ersetzt werden. Das so aufgebaute Lautsprechersystem kann mit größerer Freiheit für erwünschte akustische Frequenzcharakteristiken entworfen werden.

Ausführungsbeispiel 4

Die Fig. 8, 9 und 10 zeigen ein Lautsprechersystem nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Das Lautsprechersystem nach dem vierten Ausführungsbeispiel besitzt sieben akustische Resonanzkreise oder -systeme, die aus sieben unbhängigen Unterkammern 57 bis 63 (vier bis zehnte Unterkammer), sechs Lautsprechereinheiten 64 bis 69 (dritte bis achte Lautsprechereinheit) und sieben Öffnungen 70 bis 76 (vierte bis zehnte Öffnung) bestehen.

Die Rückseiten der dritten bis achten Lautsprechereinheiten 64 bis 69 werden jeweils von vierten bis neunten Gehäusen 50 bis 55, auf die die dritten bis achten Lautsprechereinheiten 64 bis 69 montiert sind,von weiteren Unterteilungen 44 bis 49 und Außenwänden 31 bis 36 umgeben. Die vierten bis neunten Unterkammern 57 bis 62 werden jeweils von den vierten bis neunten Gehäusen 50 bis 55 gebildet. Die Vorderseiten der dritten bis achten Lautsprechereinheiten 64 bis 69 werden von einem gemeinsamen zehnten Gehäuse 56, das aus den Unterteilungen 38 bis 43 und einer Außenwand 37 besteht, umgeben. Die zehnte Unterkammer 63 ist im zehnten Gehäuse 56 gebildet. Die Gehäuse 50 bis 56 sind integral miteinander verbunden und besitzen die vierte bis zehnte Öffnung 70 bis 76. Die Eingangsanschlüsse 77 bis 82 sind elektrisch mit den Lautsprechereinheiten 64 bis 69 über die Verbindungskabel 83 bis 88 verbunden.

Im vierten Ausführungsbeispiel können einige oder alle der Öffnungen 70 bis 76 durch passive Strahler, die jeweils eine Vibrationsplatte und eine Kante umfassen, oder durch Brummkegel ersetzt sein, so daß das resultierende Lautsprechersystem eine gewünschte Kombination von akustischen Frequenzcharakteristiken besitzt.

In jedem der obigen Ausführungsbeispiele teilen sich die Lautsprechereinheiten ein gemeinsames Gehäuse auf einer Seite der Vibrationselemente der Lautsprechereinheiten, wohingegen die Lautsprechereinheiten jeweils mit unabhängigen Gehäusen auf der anderen Seite verbunden sind. Das gemeinsame Gehäuse und die unabhängigen Gehäuse besitzen jeweils akustische Strahler, wie etwa Öffnungen, mit verschiedenen Resonanzfrequenzen. Die Zahl der so zur Verfügung gestellten Resonanzsysteme oder -kreise ist gleich der Summe der Zahl der unabhängigen Gehäuse und der Zahl der gemeinsamen Gehäuse (d. h. wenigstens ein gemeinsames Gehäuse). Als Ergebnis besitzt das Lautsprechersystem eine Anzahl gekoppelter, akustischer Resonanzkreise und besitzt eine Gesamtfrequenzcharakteristik, die die Summe der Frequenzcharakteristiken der von den akustischen Strahlern abgestrahlten akustischen Ausgangssignale ist. Da das Lautsprechersystem so viele Resonanzsysteme besitzt, können verschiedene Charakteristiken hinsichtlich der Resonanzfrequenzen und der Ausgangsschalldruckwerte der akustischen Ausgangssignale der akustischen Strahler erhalten werden. Folglich kann das Lautsprechersystem mit einer größeren Freiheit entworfen werden.

Das gemeinsame Gehäuse kann eine Mehrzahl akustischer Strahler unterschiedlicher Resonanzfrequenz besitzen. Da eine Mehrzahl von Lautsprechereinheiten in paralleler Anordnung sind, kann mit einer derartigen Modifikation eine solche Mehrzahl akustischer Strahler ausreichend als akustische Lasten betrieben werden.

Jedes der Gehäuse kann eine Mehrzahl von Lautsprechereinheiten besitzen, die als Antriebsquellen oder als eine Mehrzahl von akustischen Strahlern betrieben werden.

Wenn auch beschrieben wurde, was gegenwärtig als die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung betrachtet wird, ist klar, daß die Erfindung in anderen Formen ausgeführt werden kann, ohne von ihren wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die vorliegenden Ausführungsbeispiele werden daher in jeder Hinsicht als erläuternd, jedoch nicht als einschränkend betrachtet. Der Umfang der Erfindung wird eher durch die Patentansprüche als durch die vorangehende Beschreibung angegeben.

Claims (7)

1. Lautsprechersystem mit einer Mehrzahl von Lautspre­ chereinheiten, die jeweils in wenigstens einem Gehäuse mit Strahlungsvorrichtungen Vibrationselemente besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Gehäusen (6, 8; 50 bis 55) mit jeweils einer Lautsprechereinheit (12, 13; 64 bis 69) ein gemeinsames Gehäuse (10; 63) umgeben, wobei die Mehrzahl von Gehäusen (6, 8; 50 bis 55) jeweils ein vorgegebenes Volumen besitzt und eine Seite jedes der Vibrationselemente der Lautsprechereinheiten umgibt, wobei das gemeinsame Gehäuse ein vorgegebenes Volumen besitzt und die andere Seite jedes der Vibrationselemente der Lautsprechereinheiten umgibt und wobei die Mehrzahl von Gehäusen (6, 8; 50 bis 55) akustische Abstrahlvorrichtungen (14 bis 16; 21 bis 23; 24 bis 26; 70 bis 76) besitzen, die verschiedene Resonanzfrequenzen (f01, f02, f03) haben.

2. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei das gemeinsame Gehäuse zwischen zwei Gehäusen (6, 8) so angeordnet ist, daß sich zwei Lautsprechereinheiten (12, 13) einander gegenüberliegen.

3. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei das gemeinsame Gehäuse (63) um den mittleren Bereich und eine Mehrzahl von Gehäusen (50 bis 55) um die Peripherie des gemeinsamen Gehäuses (63) angeordnet sind.

4. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der akustischen Abstrahlvorrichtungen (14 bis 16; 21 bis 23; 24 bis 26; 70 bis 76) mit jedem der Mehrzahl von Gehäusen (6, 8; 50 bis 55) oder dem gemeinsamen Gehäuse (7; 63) verbunden ist.

5. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der akustischen Abstrahlvorrichtungen einen Durchgangsstrahler mit einer flachen Vibrationsplatte (21) und einer sich darum erstreckenden Kante (22) umfaßt.

6. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der akustischen Abstrahlvorrichtungen einen Brummkegel (23) umfaßt.

7. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der akustischen Abstrahlvorrichtungen ein von hinten geladenes Horn (24 bis 26) umfaßt.