DE4207791A1 - Synchrones, gleichpolares, resonanz-wandartiges lautsprechergehaeuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein synchrones, gleichpolares, reso­ nanz-wandartiges Lautsprechergehäuse, und insbesondere die Verwendung einer kinetischen Energie, die im Gehäuse ver­ schwindet, um ein oder mehrere Resonanzmittel zum Rückkop­ peln von Energie zur Verstärkung des Schalleffekts zu spei­ sen.

Der Schall wird durch Oszillation eines Stoffes erzeugt. Wenn ein Stoff schwingt, wird in seiner Umgebungsluft eine kontinuierliche Welle erzeugt und die Welle ist eine mecha­ nische Longitudinalwelle zum Ausbreiten von Schallenergie. Im herkömmlichen Lautsprechergehäuse schwingt ein konischer Teil (Resonanzplatte) zum Rückkoppeln von Schall. Bei gleichbleibender Ansteuerleistung ist der Baßdruck umso höher, je größer die Oberfläche des konischen Teils ist.

Somit wird für einen guten Baßeffekt ein großer Laut­ sprecher benötigt und auch ein deutlich größeres Gehäuse ist erforderlich. Folglich ist ein kompaktes Lautsprecher­ gehäuse mit außergewöhnlichem Baßeffekt um die Raumerfor­ dernisse für die Familie zu minimieren, für die heutige Lautsprecherindustrie von Bedeutung.

Ein Lautsprechersystem ist für das Umwandeln eines elektro­ nischen Signals von einem elektronischen Verstärker in strahlenden Schall mit hoher Wiedergabetreue unentbehrlich. Deshalb ist die Verbesserung des Klang- und Schalleffekts von Lautsprechern eine Forschungs- und Entwicklungsrichtung im Bereich des elektronischen Audio-Gerätes, insbesondere für ein Lautsprechersystem mit umgebendem Schalleffekt.

Herkömmlicherweise wird ein Matrix-Lautsprechersystem mit einer Anzahl von Lautsprechern (Lautsprechergehäusen) ver­ wendet, um umgebenden Schalleffekt vorzusehen. In einem derartigen System weist jeder Lautsprecher ein schmal­ strahlendes Schallfeld in einer bestimmten Richtung auf, und alle diese Lautsprecher zusammen sorgen für einen brei­ ten und dispersiven, umgebenden Schalleffekt.

Jedoch sind die Kosten eines solchen Matrix-Lautsprecher- Systems relativ hoch, da eine Anzahl von Lautsprechern benötigt werden. Ferner ist eine Matrix-Anordnung von der­ artiger Lautsprecher sehr kompliziert und gerade durch gewöhnliche Personen nicht möglich. Ein Fachmann auf diesem Gebiet ist für den Einbau notwendig und folglich sind die Kosten für den Einbau sehr hoch. Desweiteren treten Verzer­ rungen aufgrund von gegenseitiger Interferenz der schmal­ strahlenden Schallfelder auf und die Erzeugung von Schall mit hoher Wiedergabetreue ist nicht möglich. Deshalb ist es kein ideales Gerät zum Erzeugen von umgebenden Schalleffek­ ten.

Wie oben beschrieben, besteht für die meisten Menschen und die elektronische Industrie ein Bedarf an einfachen und billigen Lautsprechern, die Schall mit hoher Wiedergabe­ treue und mit umgebendem Schalleffekt und hoher Baß- und Klangqualität rückkoppeln können.

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein synchrones, gleichpolares, schwingendes, resonanzwandarti­ ges Lautsprechergehäuse zu schaffen, das die kinetische En­ ergie verwendet, die im Gehäuse verschwindet, um ein oder mehrere Resonanzmittel zur synchronen Oszillation anzusteu­ ern, um Energie rückzukoppeln und den Schalleffekt zu ver­ stärken.

Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein synchrones, gleichpolares, resonantes, wandar­ tiges Lautsprechergehäuse zu schaffen, um einen hohen qua­ litativen Baßeffekt ohne Volumenzunahme des Lautsprecher­ gehäuses vorzusehen.

Die dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein synchrones, gleichpolares, resonantes, wandartiges Laut­ sprechergehäuse zu schaffen, um einen Umgebungsschalleffekt mit nur einem Lautsprecher mit niedrigen Herstellungskosten vorzusehen, für dessen Einbau kein Fachmann auf diesem Ge­ biet notwendig ist, und dessen Einbau Schall mit hoher Wie­ dergabetreue rückkoppeln kann, ohne Verzerrung durch gegen­ seitige Interferenz, wie im Falle des schmal-strahlenden Schallfeldes des Matrix-Lautsprechersystems.

Die vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein synchrones, gleichpolares, resonantes, wandartiges Laut­ sprechergehäuse in der Form eines einfachen Aufbaus zu schaffen, welches mit relativ niedrigen Kosten und einfa­ chen Fertigkeiten in der Massenproduktion hergestellt wer­ den kann, während dessen die oben beschriebene Qualität beibehalten wird.

Das synchrone, gleichpolare, resonanzwandartige Laut­ sprechergehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung weist so­ mit einen an dessen Frontplatte befestigten Lautsprecher und einen oder mehrere Resonanzmittel auf den anderen Ver­ bundplatten auf, wobei jedes Resonanzmittel eine Luftdruck- Kompensationskammer, die von einer starren leitfähigen Kappe umgeben ist, einen Kompensation-Resonanzraum, der von einer starren Verbundplatte umgeben ist, eine Resonanz­ platte zwischen der Luftdruck-Kompensationskammer und dem Kompensation-Resonanzraum, eine weiche Expansionsdichtung, die zwischen der Resonanzplatte und der starren, leitfähi­ gen Kappe angeordnet ist, und eine andere weiche Expansi­ onsdichtung zwischen der Resonanzplatte und der Verbund­ platte, so daß die Resonanzplatte durch Ändern des Luft­ druckes in der Luftdruck-Kompensationskammer schwingen kann und hält. Wenn der konische Teil des Lautsprechers nach außen schwingt, entsteht eine Vakuum-Saugkraft in dem Ge­ häuse, um Luft von der Luftdruck-Kompensationskammer in den Innenraum des Gehäuses zu saugen und folglich schwenkt die Resonanzplatte, wie ein Hebel bei einer Stoßkraft von der starren leitfähigen Kappe, um.

Andererseits schwingt, wenn der konische Teil des Lautspre­ chers nach innen schwingt, die Resonanzplatte nach innen. Somit wird ein umgebender Schalleffekt, der besser ist als der vom Matrix-Lautsprechersystem erhältliche, mit nur ei­ nem Lautsprecher ohne Zunahme der Ansteuerleistung erhal­ ten.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigt:

Fig. 1 Eine perspektivische und fragmentierte Ansicht ei­ nes synchronen, gleichpolaren Resonanzmittels gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 Eine Längsschnittansicht eines synchronen, gleich­ polaren Resonanzmittels, gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es in einem Lautsprechergehäuse befestigt ist;

Fig. 3 Eine Längsschnittansicht eines synchronen, gleich­ polaren Resonanzmittels gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es in einem Lautsprechergehäuse befestigt ist, wobei eine Schwingung des Resonanzmittels und des Lautsprechers nach außen dargestellt ist.

Fig. 4 Eine Längsschnittansicht eines synchronen, gleich­ polaren Resonanzmittels gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es in einem Lautsprechergehäuse befestigt ist, wobei eine Schwingung des Resonanzmittels und des Lautsprechers nach innen dargestellt ist.

Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 umfaßt das synchrone, gleichpolare, resonante, wandartige Lautsprechergehäuse 10 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Rahmen 12, der aus einer Anzahl von Platten zusammengesetzt ist, einen Hifi- Lautsprecher 14, welcher elektronische Signale, die durch einen elektronischen Verstärker korrekt empfangen wurden, in strahlenden Schall umwandelt, und ein oder mehr syn­ chrone, gleichpolare Resonanzmittel 16, die auf den Platten ausgenommen der Frontplatte 12a, angeordnet sind.

Der Lautsprecher 14 ist in die Frontplatte 12a des Rahmens 12 eingepaßt. Obwohl nur ein Resonanzmittel 16 auf einer Rückplatte 12b wie in Fig. 2 gezeigt, angeordnet ist, können so viele Resonanzmittel 16 desselben Typs wie notwen­ dig verwendet werden, um einen gewünschten Klang zu erhal­ ten. Der Innenraum 18, welcher durch die Platten umgeben ist, ist der Hauptresonanzhohlraum des Lautsprechers 14.

Die Resonanzmittel 16 weisen eine ringförmige Luftdruck- Kompensationskammer 22, die durch eine im wesentlichen U- förmige, starre, leitfähige Kappe 20 gebildet wird, welche die Rückplatte 12b umgebend angeordnet ist, eine Anzahl von Durchlaßöffnungen 32, um die Rückplatte 12b herum, um den Innenraum 18 mit der ringförmigen Luftdruck-Kompensati­ onskammer 22 zu verbinden, einen enthaltenen Kompensation- Resonanzhohlraum 24, der durch eine Aussparung an der star­ ren Rückplatte 12b gebildet wird, eine Resonanzplatte 26 zwischen der Luftdruck-Kompensationskammer 22 und dem Kom­ pensation-Resonanzhohlraum 24, eine erste weiche Expansi­ onsdichtung 28, die zwischen der Resonanzplatte 26 und der starren, leitfähigen Kappe 20 angeordnet ist, eine zweite weiche Expansionsdichtung 30 zwischen der Resonanzplatte 26 und der Verbundplatte 12b, einen langen äußeren Rahmen 34 und einen kurzen inneren Rahmen 36 für die starre leit­ fähige Kappe 20, auf. Zwischen der ersten und der zweiten Expansionsdichtung 28 und 30 liegt ein geeigneter Abstand. Der lange äußere Rahmen 34 ist eng, dicht und nahtlos am Außenrand der Rückplatte 12b befestigt und der kurze in­ nere Rahmen 36 ist um die Resonanzplatte 26 angeordnet und eng, dicht und nahtlos an der ersten Expansionsdichtung 28 befestigt. Die Resonanzplatte ist gestaltet um nach Ände­ rung des Luftdruckes in der Luftdruck-Kompensationskammer 22 zu schwingen.

Die starre leitfähige Kappe und die starre Rückplatte 12b sind aus dünnem, starren Oberflächenmaterial hergestellt, wie z. B. starres Kunststoffmaterial durch Vakuumbildung oder Spritzgießen. Die Resonanzplatte 26 ist aus einem leichten und hohe Festigkeit aufweisenden Material herge­ stellt, welches verwendet wird zum Herstellen des konischen Teils des Lautsprechers 14.

Nach dem Empfangen von elektrischen Signalen von einem elektronischen Verstärker schwingt der konische Teil des Lautsprechers 14 um eine kontinuierliche Schallwelle zu er­ zeugen, welche das elektronische Signal in eine strahlende Welle umwandelt.

Bezugnehmend auf Fig. 3 wird, wenn der konische Teil 38 nach außen von dem Gehäuse 10 in eine Richtung, wie durch den Pfeil A gezeigt, schwingt, die Luft außerhalb des Ge­ häuses in einer Zone, die als C bezeichnet wird, dichter. Gleichzeitig wird der Druck in einem Innenraum 42, zwischen dem konischen Teil 38 und einem Lautsprecherkorb 40 ver­ kleinert, da der konische Teil 38 sich nach außen ver­ schiebt, folglich fließt Luft im Innenraum 18 des Gehäuses 10 in den Innenraum 42 des Lautsprechers durch eine Viel­ zahl von im Lautsprecherkorb 40 gebildeten Durchlaßöffnun­ gen 46 in die Richtungen wie durch die Pfeile B gezeigt, bedingt durch Luftdruckdifferenz, und die Luft in der ring­ förmigen Luftdruck-Kompensationskammer 22 fließt in den In­ nenraum 18 des Lautsprechers durch die Durchlaßöffnungen 32 in die durch die Pfeile E gezeigte Richtung, auch aufgrund von Luftdruckdifferenz. Wie oben beschrieben hat die starre, leitfähige Kappe 20 um die ringförmige Luftdruck- Kompensationskammer 22 zu bilden, einen langen äußeren Rah­ men 34, der eng und dicht an der Rückplatte 12b befestigt ist, und einen kurzen inneren Rahmen 36, der eng und dicht an der ersten Expansiondichtung 28 befestigt ist, und wenn der Druck in der ringförmigen Luftdruck-Kompensationskammer 22 reduziert wird entsprechend dem Ausfluß der Luft ver­ schiebt sich der kurze innere Rahmen 36 der starren leitfä­ higen Kappe in Richtung der inneren Seite des Gehäuses 10 und übt eine Vibrationskraft F auf die erste Expansions­ dichtung 28 aus. Da die erste Expansiondichtung 28 im we­ sentlichen an einem hinteren Ende auf dem Außenrand der Re­ sonanzplatte 26 anhaftet und einen geeigneten Abstand von der zweiten Expansionsdichtung an einem hinteren Ende auf dem Innenrand der Resonanzplatte beibehält, schwingt die flexible und hohe Festigkeit aufweisende Resonanzplatte 26 um die zweite Expansiondichtung 30 wie ein Hebel, wenn sie der Vibrationskraft F von der ersten Expansionsdichtung 28 ausgesetzt ist, folglich beginnt die durch die erste Ex­ pansionsdichtung 28 umgebene Resonanzplatte 26 nach außen zu schwingen und drückt die außerhalb der Resonanzplatte 26 befindliche Luft zu größerer Dichte in einer Zone, die als C bezeichnet ist. Mit anderen Worten wird, wenn der koni­ sche Teil 38 nach außen schwingt, die Resonanzplatte 26 in den synchronen, gleichpolaren Resonanzmitteln 16 synchron angesteuert, um nach außen zu schwingen und folglich werden die dichten Schallwellenzonen C des gleichen Tones außer­ halb der Frontplatte 12a und der Rückplatte 12b des Gehäu­ ses gleichzeitig erhalten.

Bezugnehmend auf Fig. 4, wird, wenn der konische Teil 38 nach innen in eine Richtung, die durch einen Pfeil G ge­ zeigt ist, schwingt, die Luftdichte außerhalb des Gehäuses C niedriger in einer Zone, die als D bezeichnet ist, da der Luftdruck abfällt und gleichzeitig steigt der Luftdruck im Innenraum 42 des Lautsprechers, da der konische Teil 38 sich nach innen verschiebt, folglich die Luft im Innenraum 42 in den Innenraum 18 des Gehäuses in die Richtung, welche durch die Pfeile H dargestellt ist, fließt, durch die Luft­ druckdifferenz.

Auf diese Weise fließt die Luft im Innenraum 18 des Gehäu­ ses in die ringförmige Luftdruck-Kompensationskammer 22 in die Richtung, welche durch die Pfeile I angegeben ist, auf­ grund der Luftdruckdifferenz. Nach dem Einströmen von Luft steigt der Innendruck in der ringförmigen Luftdruckkompen­ sationskammer 22, der kurze innere Rahmen 36 der starren leitfähigen Kappe 20 verschiebt sich nach außen in die Richtung, die durch die Pfeile J angegeben ist, an­ schließend schwenkt die flexible und hohe Festigkeit auf­ weisende Resonanzplatte 26, welche durch die erste Expansi­ onsdichtung 28 umgeben ist, um die zweite Expansionsdich­ tung 30 wie ein Hebel, und schwingt nach innen, so daß eine lose Schallwellenzone D des gleichen Tones außerhalb der Resonanzplatte 26 erhalten wird.

Wie oben beschrieben fällt und steigt, wenn der konische Teil 38 des Lautsprechers 14 nach dem Erhalt der elektroni­ schen Signale von einem elektronischen Verstärker schwingt, der Luftdruck im Innenraum 18 des Gehäuses abwechselnd und wiederholend. In dem herkömmlichen Lautsprechergehäuse wird kinetische Energie der Luft vom Ansteigen und Fallen des Druckes im Innenraum absorbiert durch die starren, enthaltenen Platten, welche die Wende des Gehäuses bedecken und somit geht sie verloren. In der vorliegenden Erfindung wird die kinetische Energie der Luft verwendet anstelle ihres Verlustes in dem herkömmlichen Lautsprechergehäuse. Sie wird verwendet, um zumindest ein Resonanzmittel 16 anzusteuern, welches teilweise auf der hohlen Platte des Gehäuses befestigt ist, um einen strahlenden Schalleffekt synchron mit dem Lautsprecher 14 zu erzeugen. Dies bedeutet nicht nur eine Wiederverwertung der Energie, sondern ein Gefüge um einen hochqualitativen Baßeffekt durch Erhöhung eines Resonanzgebietes ohne Erhöhen des Volumens des Laut­ sprechergehäuses vorzusehen. Ferner können die Reso­ nanzmittel und der auf der Frontplatte installierte Laut­ sprecher synchrone bzw. gleichzeitig und gleichpolare Schallwellen vorsehen um den gleichen oder sogar besseren umgebenden Schalleffekt zu erzeugen, als er durch ein herkömmliches Matrix-Lautsprechersystem erhältlich ist. Im Vergleich mit dem herkömmlichen Matrix-Lautsprechersystem hat die vorliegende Erfindung eine Vielzahl von Vorteilen wie z. B. die niedrigen Produktionskosten und den einfachen Einbau. Es kann die Verzerrung entsprechend der gegenseiti­ gen Interferenz in schmal-strahlenden Schallfeldern von den jeweiligen Lautsprechern eliminieren und einen Hifi-Klang­ effekt erzeugen.

Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig anhand der Beispiele und Figuren beschrieben worden ist, bleibt anzu­ merken, daß zahlreiche Veränderungen und Modifikationen in­ nerhalb des Schutzumfanges der Erfindung denkbar sind.

Claims (3)

1. Synchrones, gleichpolares, Resonanzwandartiges Lautspre­ chergehäuse mit

• - einem Gehäuse (10), das aus einer Anzahl von Verbundplat­ ten besteht, die eine Formplatte (12a) und mindestens Reso­ nanzmittel (16) enthalten, die einen Hauptresonanzhohlraum (18) innerhalb des Gehäuses bilden;
• - einer Frontplatte (12a) und mindestens einem in der Frontplatte befestigten Lautsprecher (14);

wobei jedes Resonanzmittel (16) aus einer starren, leitfähigen Kappe (20), einer ringförmigen Luftdruck- Kompensationskammer (22), die durch die starre, leitfähige Kappe und die Resonanzverbundplatten umgeben ist, minde­ stens einer Durchlaßöffnung (32) zum Verbinden des Hauptre­ sonanzhohlraumes (18) mit der ringförmigen Luftdruck-Kom­ pensationskammer (22), einem eingeschlossenen Kompensation- Resonanzhohlraum (24), der vom Hauptresonanzhohlraum (18) und der ringförmigen Luftdruck-Kompensationskammer (22) isoliert ist, einer Resonanzplatte (26) zwischen der Luft­ druck-Kompensationskammer (22) und dem Kompensation-Reso­ nanzraum (24), einer ersten weichen Expansionsdichtung (28), die zwischen der Resonanzplatte (26) und der starren, leitfähigen Kappe (20) angeordnet ist, und einer zweiten, weichen Expansiondichtung (30) zwischen der Resonanzplatte (26) und der Verbundplatte (12b) und einen geeigneten Ab­ stand von der ersten weichen Expansiondichtung (28) beibe­ hält, besteht;
wobei ein Kompensations-Luftstrom zwischen der Luftdruck- Kompensationskammer (22) und dem Hauptresonanzhohlraum (18) eine kinetische Energie liefern kann, um die Resonanzmittel für eine synchrone und gleichpolare Schwingung anzusteuern, die synchron mit dem Lautsprecher (14) ist.

2. Lautsprechergehäuse nach Anspruch 1, wobei die starre, leitfähige Kappe (20) einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt, einen langen äußeren Rahmen (34), der eng, dicht und nahtlos am Außenrand der Resonanzplatte (28) be­ festigt ist und einen kurzen inneren Rahmen (36), der um die Resonanzplatte angeordnet und eng, dicht und nahtlos an der ersten Expansiondichtung befestigt ist, aufweist.