DE69605123T3

DE69605123T3 - Akustisches gerät

Info

Publication number: DE69605123T3
Application number: DE69605123T
Authority: DE
Inventors: Henry Azima; Martin Colloms; Neil Harris
Original assignee: New Transducers Ltd
Current assignee: NVF Tech Ltd
Priority date: 1995-09-02
Filing date: 1996-09-02
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2016-09-03
Also published as: CZ293575B6; JP2005198342A; AU6880596A; CA2229998A1; EP0847661A2; AU702863B2; ES2140127T3; IL123489A; SI0847661T2; RO119918B1; SK25398A3; PL182854B1; DE69605123T2; HUP9802067A2; DE69605123D1; BR9610355A; DK0847661T4; WO1997009842A2; TR199800372T1; ATE186617T1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf akustische Vorrichtungen zur Verwendung in Lautsprechern oder als Lautsprecher, die gewöhnlich über elektrodynamische Einrichtungen durch elektrische Signale angesteuert bzw. angetrieben oder erregt werden, oder in Mikrophonen oder als Mikrophone, die durch einfallende akustische Energie angetrieben werden, um gewöhnlich ein entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen, oder in anderen akustischen Vorrichtungen oder für solche oder andere Zwecke.
ALLGEMEINER HINTERGRUND
Herkömmliche Lautsprecher im weitverbreiteten Gebrauch verwenden akustische Luft-Antriebselemente vom sogenannten "Konus"-Typ. Das oder jedes Konuselement wird an seinem kleineren Ende in kolbenartiger Weise mechanisch angetrieben, normalerweise durch eine Tauchspule einer elektromagnetischen Einrichtung mit einem betriebsfähig zugeordneten festen Magnetaufbau, der an einem Rahmen oder Gestell des Lautsprechers in genauer Justierung mit dem Aufbau aus Tauchspule und Konus angebracht ist. Eine gegenphasige Erregung über Luft an der Rückseite dieses Aufbaus erfordert eine sorgfältige Konstruktion von Schallwand/Gehäuse, um Auslöschungseffekte in einem erwünschten akustischen Ausgangssignal von der Vorderseite des Konuselements zu vermeiden. Für solche Konusse wurden natürlich steife leichte Schichtmaterialien sowie sehr steife zusammengesetzte Sandwich-Strukturen verwendet, die sich über den Arbeitsfrequenzbereich überhaupt nicht biegen; sogar Konuselemente mit einer zugeschnittenen Verminderung der Steifigkeit nach außen hin mit dem Ziel, die effektive Abstrahlfläche mit zunehmender Frequenz zu reduzieren, um akustische Kolbeneffekte zu verbessern, sowie eine zunehmend schmale Richtcharakteristik bei hoher Frequenz zu bekämpfen. Ausgezeichnete Ergebnisse können z. B. unter Verwendung verschiedener Größen/Typen von Konuselementen und zugeordneten Antriebseinheiten für verschiedene Frequenzbereiche mit einer geeigneten elektronischen "Kreuzungspunkt"-Schaltanordnung erhalten werden, die oft alle in einem Lautsprechergehäuse untergebracht sind. Masse und Größe sind jedoch oft beträchtlich. Außerdem ist ein erzeugter Ton durch seinen Ursprung bei einem oder mehr Konuselementen beschränkt, deren Achscharakteristik, insbesondere je höher die Frequenz ist, ein unvermeidlich hohes Richtvermögen bzw. eine unvermeidlich starke Richtungsbündelung aufprägt, und die Lautstärke folgt in bezug auf die Entfernung dem invers-quadratischen Strahlungsgesetz, als ob sie von einer Punktquelle stammt.
Es überrascht nicht, daß lange Zeit das Hauptinteresse und die Hauptanstrengung auf die Verwendung flacherer akustischer Elemente oder Membranen gerichtet war, um weniger Raum zu beanspruchen, hoffentlich weniger gerichtet und vorzugsweise leichter zu sein. Es ergaben sich viele Vorschläge. Einige verwenden gespannte Gewebe oder Filme aus biegsamem Material, die an ihren Rändern in Rahmen festgeklemmt sind, z. B. zusammen mit aufgeklebten stromtragenden Streifen oder Drähten für einen elektromagnetischen Antrieb unter Verwendung großer und schwerer Felder bzw. Anordnungen perforierter Magnete oder mit einer aufgebrachten Oberflächenleitung für einen elektrostatischen Antrieb von festen perforierten polarisierten Elektrodenplatten, die große Hochspannungstransformatoren erfordern und die dazu neigen, daß die Lautstärke durch einen Spannungsdurchbruch begrenzt ist. Eine Antriebsoperation dieser Lautsprecher mit gespannten Filmen ist inhärent kolbenartig, und dabei treten bei diskreten Frequenzen leicht unerwünschte "trommel-artige" und zugehörige Resonanzen auf, die für eine zufriedenstellende Leistung spezifische Dämpfungsvorkehrungen verlangen.
Andere frühere Vorschläge basierten auf einer Verwendung von in Gehäusen am Rand befestigten Platten bzw. Paneelen aus expandiertem oder geschäumtem Polystyrol und beruhen auch in erster Linie auf einer kolbenartigen Wirkung. Ein Beispiel, das unter dem Handelsnamen "Polyplanar" bekannt ist, hat einen herkömmlichen Tauchspulenantrieb. Ein anderes, als "Orthophase" bekanntes weist eine Anordnung von Magneten und Spulen auf, die über dessen Oberfläche verteilt sind, um zu versuchen, einen einphasigen Antrieb zu schaffen. Andere, wie z. B. von Sound Advance Systems of California erhältliche weisen außerdem verschieden geformte Paneele aus Polystyrol mit flacher Oberfläche, einer komplizierten rückseitigen Riffelung bzw. Verrippung und einer verdünnten Randprofilierung mit einem an einem Gestell befestigten herkömmlichen Tauchspulentreibermechanismus auf. Bertagni aus Argentinien hat solche Vorschläge patentiert, die aus verbundenen bzw. angeklebten Wulsten aus geschäumtem Polystyrol hergestellt wurden, die angeblich darauf beruhen, wie Musikinstrumente Töne erzeugen, und komplizierte, am Rand festgeklemmte Strukturen mit variabler Dicke/Biegsamkeit erfordern, sich aber auch voraussetzungsgemäß im Grunde auf eine Kolbenwirkung stützen. Yamaha aus Japan stellte einen großen Lautsprecher unter Verwendung einer an ihrem Umfang aufgehängten dicken Polystyrolmembran in "Ohrform" mit einem Tauchspulenantrieb, der ein großes Gestell zum Justieren einer leistungsfähigen Magneteinrichtung erfordert, tatsächlich als einen sehr großen Lautsprecher mit einem Massivkonus und kolbenartiger Wirkung mit einem gewissen Grad einer ihm eigenen Schallwandwirkung her.
Diese anderen Vorschläge können gewissermaßen als Variationen über das einfache Thema angesehen werden, daß beinahe jedes Paneel ein Potential zur Tonverstärkung aufweist, wie seit langem für auf eine Tischplatte gestellte Spieldosen bekannt ist. In den 70er Jahren war dieses Thema die Grundlage für eine in sich geschlossene (engl, self-contained) elektrodynamische Einheit, die als "Sonance" (siehe US-Patent 3 728 497) bekannt war und zum Anschrauben oder Ankleben an praktisch jede beliebige Oberfläche einschließlich unter einer Tischplatte bestimmt war. Es ist nicht überraschend, daß das Fehlen jeglicher Konstruktionskontrolle über Befestigungsflächen/Paneele zusammen mit einem bestenfalls mäßigen Wirkungsgrad nur zu unvorhersagbaren Ergebnissen führte, die für eine Tonwiedergabe mit hoher Qualität unzufriedenstellend sind.
SPEZIELLER HINTERGRUND ZU ERFINDERISCHEN KONZEPTEN
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, in verbesserter Weise ein akustisches Element mit nicht-kolbenartiger Wirkung zu schaffen, das u. a. zu einer einfachen Verwirklichung als realisierbarere Lautsprecher mit flachen Paneelen führt.
Unser komplexer Ansatz beruht auf einem Ausnutzen einer Resonanz, d. h. weicht von lange und sehr etablierten Annahmen radikal ab, daß die Qualität einer Tonwiedergabe entscheidend von der Vermeidung von Resonanzeffekten abhängig sei.
Unser Ansatz ist mit einer Verwendung von Materialien verbunden, die Biegewellen aufrechterhalten und aus der Wirkung dieser Biegewellen Töne erzeugen können. Die allgemeine Theorie für Analysen und Berechnungen hinsichtlich der Biegewellenwirkung und zugehöriger Resonanzen in zweidimensionalen Paneelstrukturen ist für verschiedene Zwecke seit langem bekannt und verstanden. Für die erfindungsgemäßen Zwecke stellen wir fest, daß eine Finite-Elemente-Analyse besonders geeignet und nützlich ist, um eine Biegewellenwirkung in platten- bzw. paneelartigen Strukturen zu analysieren und zu bemerkenswert effektiven und kompakten Lautsprechern zu gelangen, die auch die Fähigkeit zur Breitbandleistung mit großer Klarheit/Verständlichkeit aufweisen und zur Tonwiedergabe mit guter Qualität gut geeignet sind. Außerdem ergeben sich andere wertvolle passive und auch aktive akustische Vorrichtungen und Anwendungen.
Wir wissen von einigen früheren Vorschlägen zur Tonwiedergabe, die auf einer Biegewellenwirkung beruhen, obgleich keine die Analyse, das Verständnis und die praktische Lehre der vorliegenden Erfindung erkennen oder ahnen lassen. Zwei dieser Vorschläge betonen die Wichtigkeit der "Koinzidenzfrequenz", bei der die Schallgeschwindigkeit in Platten bzw. Paneelen, die einer Biegewellenwirkung unterworfen sind, der Schallgeschwindigkeit in Luft gleich ist. Einer, siehe US-Patent Nr. 3 347 335 (Waters), schlägt ein leichtes steifes Streifenelement mit einer Verbundstruktur vor, das erregt wird, während es festgeklemmt ist, so daß gesteuerte, absichtlich im wesentlichen einachsige Biegewellen über einen spezifizierten Frequenzbereich erzeugt werden, für den das Paneel bewußt für eine konstante Schallgeschwindigkeit konstruiert ist. Die spezielle Absicht besteht darin, eine sehr gerichtete Schallabgabe zu erzeugen und den Streifen nur oberhalb der Koinzidenzfrequenz zu betreiben, die als typischerweise im Bereich 700 Hz bis 2 kHz liegend angegeben ist. Eine verringerte Schereigenschaft soll dabei helfen, die Erfordernis einer konstanten Schallgeschwindigkeit zu erfüllen.
Ein anderer, siehe WO92/03024, veranschaulicht und beschreibt konkret ein Lautsprecherpaneel von einem Meter im Quadrat, das ganz aus einer Aluminiumlegierung besteht, mit einem zellularen Kern mit Wabenstruktur zwischen gegenüberliegenden Schichten, der in allen Orientierungen eine extrem hohe Steifigkeit ergibt. Dieses Paneel muß an einem Halter in freier ungedämpfter Weise angebracht sein und wird wie dargestellt durch eine von einer sicheren Befestigung auf den Halter rückwirkende Schwingungserregervorrichtung an einer Ecke mechanisch erregt. Es ist nur ein begrenzter akustischer Arbeitsbereich angegeben, der für Anwendungen, wie z. B. öffentliche Lautsprecheranlagen, geeignet sein soll; und ein Betrieb ist wieder auf ausschließlich oberhalb der Koinzidenzfrequenz beschränkt. Obgleich ein sehr hoher mechanischer Wirkungsgrad für eine Schallenergieumwandlung angegeben ist, ist das beschriebene Paneel so steif, daß es schwierig anzutreiben ist, was einen sehr großen und klobigen Tauchspulentreiber erfordert. In der Tat ist der Gesamtwirkungsgrad vom Standpunkt der elektrischen Einspeisung sogar geringer als für herkömmliche Lautsprecher. Es ist auch sehr teuer herzustellen und ziemlich schwer, besonders mit seinem Halterrahmen. Beschränkungen im Arbeitsfrequenzbereich dieses Vorschlags wurden bestätigt und schienen zunächst auszuschließen, daß praktische Lautsprecher selbst für Anwendungen in öffentlichen Lautsprecheranlagen erhalten werden, wo ein/eine beschränkter/beschränkte Bereich/Qualität der Tonwiedergabe akzeptiert, jedoch Einheiten mit ziemlich niedrigen Kosten erwartet/gefordert werden/sind.
Unsere eigenen theoretischen und praktischen Forschungen und Entwicklungen zeigen jedoch, wie gerade oben ausgeführt wurde, Methoden zum Konstruieren und Betreiben eines Paneels als akustisches Element mit gutem Verhalten, das eine überraschend weite Frequenzabdeckung und eine bemerkenswerte Schallverteilungs- und Lautstärkefähigkeit mit einem niedrigen oder praktisch keinem merklichen Richtvermögen und reduzierten Nachbarschafts- bzw. Abstandseffekten bezüglich der Lautstärke aufweisen kann. Bei geeignetem Antrieb durch elektromechanische Wandler kann in der Tat ein weiter Bereich leichter flacher oder gebogener Lautsprecher für ein weiten Bereich von Anwendungen geschaffen werden, wobei für einige von diesen solche erfindungsgemäße Lautsprecher einzigartig geeignet scheinen, ob mit einer weiten Frequenzabdeckung oder nicht. Es wird außerdem besonders erwähnt, daß sich andere akustische Vorrichtungen aus vollkommen neuen und nützlichen Eigenschaften ergeben, wie offensichtlich werden wird. Es sei ebenfalls betont, daß im Gegensatz zu anderen mathematischen Verfahren, speziell einer statistischen Energieanalyse, die Verwendung einer Finite-Elemente-Analyse, zumindest wie von uns angewandt, strukturelle Probleme als die Gründe dafür aufgedeckt haben könnte, daß die Frequenzbeschränkung von WO92/03024 und die schlechte Anordnung ihrer Antriebseinrichtungen eine ungeeignete Wahl darstellen.
Unsere Forschung kehrt im wesentlichen dazu zurück, ein grundlegendes Verständnis akustischer Implikationen bzw. Auswirkungen des Phänomens anzustreben, durch das jedes beliebige Bauteil mit einer sich hauptsächlich quer zu dessen Dicke erstreckenden Ausdehnung, das zu einem Biegewellenverhalten imstande ist, eine charakteristische komplexe natürliche Biegewellenschwingung aufweisen wird. Von besonderer akustischer Bedeutung sind Beiträge von Resonanzmoden bei Frequenzen, die mit inhärenten Grundfrequenzen (engl. fundamental frequencies) für das betreffende Bauteil zusammenhängen, zu einer solchen charakteristischen komplexen natürlichen Biegewellenschwingung. Jede derartige Resonanzmode trägt eine bestimmte Komponente einer Biegewellenschwingung bei, die über die Ausdehnung des Bauteils zwischen schwingungsmäßig aktivsten Teilflächen und schwingungsmäßig inaktiven Teilflächen verläuft, die "Gegenknoten" bzw. "Knoten" (oder "Totpunkten") entsprechen. Wir stellten fest, daß eine Kombination der Komponenten der Biegewellenschwingung aus der Gesamtheit der Eigenresonanzmoden eine Gruppierung von Knoten und Gegenknoten durch Überlagerung und Anhäufung bei Teilflächen zur Folge hat, die Gebiete mit im wesentlichen mehr und weniger Biegewellenschwingungsaktivität bilden, die als "kombinierte Gegenknoten" bzw. "kombinierte Totpunkte" betrachtet werden können. Es wurde bestätigt, daß die meisten derartigen Bauteile ein schlechtes akustisches Leistungsvermögen besonders bei von WO92/03024 effektiv ausgeschlossenen Frequenzen, d. h. bei niedrigeren Frequenzen unterhalb der Koinzidenzfrequenz und bis hinab zu den größten oder Grundwellenlängen einer möglichen Biegewellenschwingung für das betreffende Bauteil aufweisen.
Wie ferner oben angekündigt wurde, haben wir jedoch konkret ausgearbeitet, wie durch sorgfältige Analyse und geordnete bzw. methodische Konstruktion einige solche Bauteile die Lehre von WO92/03024 weitaus besser ausführen bzw. übertreffen können, indem ein überraschend weiter Tonfrequenzbereich mit bemerkenswerter Klarheit wiedergegeben wird, wenn sie in Lautsprechern verwendet werden. In der Tat können die akustischen Charakteristiken solcher Bauteile so gut eingerichtet und/oder vorgeschrieben werden, daß man Anwendungen für die Bauteile selbst als passive akustische Vorrichtungen für solche Zwecke erkennt, wie für Hall bzw. Echo oder akustisches Filtern oder Einstellen/Ändern oder allgemein eine Verbesserung der Raumakustik etc. zu sorgen.
Resonanzböden sind natürlich für Saitenmusikinstrumente, wie z. B. Klaviere und die Gruppe der Streichinstrumente, wohlbekannt. Die Herstellung solch wirkungsvoller bzw. erfolgreicher Resonanzböden ist eine sehr alte Kunst, und diese werden an Rändern unveränderlich tatsächlich fest bzw. unbeweglich gehalten und/oder sind in der Mitte festgeklemmt. Bis heute hatte es sehr viel von "schwarzer Magie bzw. einer geheimnisvollen Kunst", gute/akzeptable Ergebnisse zu erzielen, was mit ziemlich komplizierten Formen verbunden war und die im allgemeinen durch im wesentlichen praktische Erfahrung erzielt wurden, indem typischerweise ziemlich komplizierte bewährte Schablonen verwendet wurden. Selbst heute ist man im allgemeinen der Ansicht, daß die besten Ergebnisse mit Handarbeit und höchstem handwerklichen Geschick erzielt werden. Dies steht im starken Gegensatz zu dem hierin dargelegten Sachverhalt, daß nun einschließlich für im wesentlichen freistehende oder eingebaute bzw. in sich geschlossene (engl. self-contained) Vorrichtungen durch einfache Anwendung äußerst praktischer Lehren sehr einfache paneelartige Strukturen oder diese enthaltende Strukturen ohne weiteres geschaffen werden können. Als ein Aspekt dieser Erfindung wird in der Tat angesehen, daß sie einfachere Alternativen zu herkömmlichen Resonanzböden insbesondere mit einer berechneten und methodischen Konstruktion wie hierin bietet.
Die berechneten und methodischen Konstruktionskriterien, die wir nun aus der Analyse und dem Experiment angesichts aus einer gründlich verbesserten Erklärung und einem gründlich verbesserten Verständnis einer akustischen Biegewellenwirkung gewonnenen Einsichten darlegen können, beruhen darauf, vorteilhafte Verteilungen von Biegewellenschwingungen zu erhalten, die mit Resonanzmoden in dem Bauteil verbunden sind. Diese Verbesserungen können durch die Erfindung selbst für einfache Formen der Bauteile gewonnen werden, die Maß- bzw. Proportionskriterien erfüllen, welche tatsächliche physikalische Parameter geeignet berücksichtigen, die für eine Biegewellenwirkung von Bedeutung sind; weiteres siehe unten. Für jede zugeordnete Wandlereinrichtung werden hierin ebenfalls sehr effektive Anordnungs- und andere Kriterien entwickelt, wie man ebenfalls weiter unten sieht. Bezüglich dieser Erfindung soll hierin der Ausdruck "Wandlereinrichtung" entsprechend einen einzigen und mehrere Wandler sowie jeden beliebigen Typ und Aufbau eines Wandlers umfassen, der dazu dient, Biegewellen anzuregen, ob vom elektromagnetischen oder piezoelektrischen Typ, die später im einzelnen beschrieben werden, oder von anderen Typen, wie z. B. einem Magnetowiderstandstyp.
Außerdem kann eine gewünschte oder erforderliche effektive Steuerung bzw. Kontrolle von Randschwingungseffekten ohne weiteres durch eine Randeinrahmung erhalten werden, die einfach durch das Bauteil selbst gehalten wird, sogar in gewissen Fällen, bei denen nur Ränder gehalten oder diese auf einer Oberfläche ruhen; und eine selektive Dämpfung kann an lokalisierten mittleren Stellen in wirksamen Flächen der Bauteile verwendet werden. Eine Randeinrahmung kann an Stellen selektiv vorliegen, die Resonanzmoden bei Frequenzen von Interesse beeinflussen, aber eher üblicherweise vollständig bzw. durchgängig, obgleich vielleicht mit einer selektiven Verstärkung eines dazwischen angeordneten Dämpfungsmaterials. Im allgemeinen sollte jedoch ein solches dazwischen angeordnetes Dämpfungsmaterial die Ränder nicht gegen eine erwünschte Schwingungswirkung festhalten bzw. festklemmen, sondern sollte zumindest in leichtem Kontakt stehen, wobei besondere Anforderungen notwendigerweise von Fall zu Fall bei der Fertigstellung eines Produktentwurfs bestimmt werden, aber im allgemeinen nicht sehr kritisch sind. Eine Forderung (Forde rungen) an eine oder nach einer Randdämpfung hängt von solchen Faktoren ab, wie einem Test- bzw. Prüfverhalten, um sicherzustellen, daß in einem erwünschten Betrieb eine "gedämpfte Schwingung" (engl. ringing) vermieden wird, Materialien erfindungsgemäßer Bauteile und der Größe, einschließlich der Ränder erreichenden Schwingungsenergie. Eine lokalisierte mittlere Dämpfung wird auch an Frequenzen von Interesse entsprechenden Flächenstellen und/oder mittels einer befestigten Dämpfung und/oder eines versteifenden Materials vorliegen, das so dimensioniert ist, daß es einer Wellenlänge (Wellenlängen) von Frequenzen von Interesse entspricht.
ALLGEMEINE ASPEKTE DER ERFINDUNG
Zurückkehrend zu unserer Forschungs- und Entwicklungsarbeit scheint allgemein betrachtet eine schlechte akustische Leistung in den Bauteilen von dem Vorhandensein und der Verteilung der oben erwähnten Totpunkte und kombinierten Totpunkte in der transversalen Ausdehnung des Bauteils und/oder dem Gegenteil, d. h. durch den Abstand und die Verteilung oder Ausdehnung der Gegenknoten und kombinierten Gegenknoten und/oder der Kompliziertheit kombinierter Gegenknoten, beeinflußt zu werden. Als Aspekte der Erfindung stellen wir fest, daß sich eine inhärent bessere akustische Leistung oder Wirkung aus der Sorgfalt ergibt, mit der das Auftreten kombinierter Totpunkte reduziert, vorzugsweise soweit durchführbar eliminiert wird; und/oder das Gegenteil einer gleichmäßigen Verteilung der Gegenknoten und kombinierten Gegenknoten über die Querausdehnung des Bauteils, vorzugsweise gleichmäßig oder annähernd so gleichmäßig wie möglich. Zumindest in/für Ausführungsformen der Erfindung zur Verwendung in Hörfrequenzbereichen wird besondere Aufmerksamkeit auf Resonanzmoden bei niedrigeren Frequenzen als diejenigen gerichtet, die in WO92/03024 als nützlich und interessant angesehen wurden. Man stellt fest, daß es äußerst effektiv ist, die Aufmerksamkeit auf Resonanzmoden bei niedrigeren Frequenzen in einem viel breiteren Frequenzbereich zu richten, der für einen Betrieb wirklich interessant ist, sogar auf Resonanzmoden, die unter einem derartig hoch beginnenden Frequenzbereich von Interesse, d. h. näher zur niedrigst möglichen oder dieser am nächsten liegen können, oder konzeptionelle Grundfrequenzen (engl. conceptual fundamentals) für eine natürliche Biegewel lenschwingung in dem Bauteil. Die normale Änderung einer Biegewellengeschwindigkeit mit der Frequenz in praktischen Materialien und Strukturen wird in erfindungsgemäßen Bauteilen vollkommen akzeptiert, ohne Probleme festzustellen.
Wir stellen ferner als einen Aspekt der Erfindung fest, daß der beste Ort für Wandlereinrichtungen an einer oder mehr Stellen liegt, die mit einem oder mehr der kombinierten Gegenknoten koppeln, wodurch viele, vorzugsweise eine als praktisches Maximum oder Optimum betrachtete Anzahl, ferner vorzugsweise alle, Resonanzmoden bei niedrigeren Frequenzen in einem akustischen Arbeitsbereich von Interesse schwingungsmäßig aktive Gegenknoten aufweisen, die mittels mehrerer Wandler in Kombination unter Verwendung von zwei oder mehr Stellen in vorteilhafter Weise ergänzend bezüglich der Resonanzmodenschwingungen an den betreffenden Stellen verfügbar sein bzw. erhalten werden können. Solche Stellen sind von allen im Stand der Technik bekannten verschieden, und es wurde sogar festgestellt, daß sie bei Verwendung über die Bauteile hinaus mit einer vorzugsweise methodischen bzw. geordneten Verteilung der Gegenknoten und kombinierten Gegenknoten vorteilhaft sind.
Ein nützliches praktisches Kriterium und ein Aspekt dieser Erfindung bezüglich einer bevorzugten Verteilung der Gegenknoten und kombinierten Gegenknoten für das Bauteil ist, daß Frequenzen von Grundresonanzmoden von Interesse eine numerische Sequenz oder Verteilung haben, die vorzugsweise oder soweit möglich gleichmäßiger ist, wobei man danach trachtet, übermäßig enge Gruppierungen und/oder fehlerhafte oder ungleiche Abstände oder Differenzen zu reduzieren oder zu vermeiden, was praktisch mit einem Wählen oder Vorschreiben und einer Verwendung relevanter Parameter der Bauteile verbunden ist, die gehäufte oder ungleiche Abstände von Frequenzen der Grundresonanzmoden von dem reduzieren, was im allgemeinen eine unzufriedenstellende akustische Wirkung/Leistung erzeugt, in Richtung einer besseren oder verbesserten, genauer gesagt zufriedenstellenderen oder zumindest akzeptableren akustischen Leistung. Änderungen in Frequenzen von Resonanzmoden, einschließlich deren Ordnen, können für verschiedene relative Abmessungen der Bauteile auftreten, sind aber ohne weiteres berechenbar und werden leicht berücksichtigt. Für Resonanzmo den, die mit verschiedenen konzeptionellen Grundfrequenzen in Zusammenhang gesetzt werden können, wird dieses/dieser Kriterium/Aspekt hierin im allgemeinen als "Verschränken bzw. Verschachteln" (engl. interleaving) der betreffenden Resonanzmodenfrequenzen angesehen.
Ein anderes nützliches Kriterium und ein Aspekt der Erfindung in bezug auf eine Form (Formen) und ein Proportionieren bzw. Dimensionieren der Querausdehnungen der erfindungsgemäßen Bauteile und einen Ort (Orte) von Wandlereinrichtungen "aktiver" akustischer Vorrichtungen betrifft die Tatsache, daß nur eine kleine und geordnete Streuung bzw. Verteilung von Laufzeiten für Biegewellen bei Resonanzmodenfrequenzen bezüglich der Wandlereinrichtungen und reflektierenden Ränder des Bauteils erwünscht ist, wobei berücksichtigt wird, daß die Schallgeschwindigkeit, d. h. repräsentative Biegewellen, frequenzabhängig ist, ob in bevorzugten sandwichartigen laminierten Strukturen oder nicht, wie weiter unten beschrieben ist. Dicht geordnete, d. h. beinahe zusammenfallende Ankunftzeiten solcher Resonanzmodenbiegewellen zurück bei der Wandlereinrichtung nach entsprechenden vollständigen Durchquerungen des Bauteils mit zwei Randreflexionen haben äußerst vorteilhafte Effekte, was ein schnelles Ausbreiten oder Vergrößern eines Aufbaus einer Biegewellenwirkung über die gesamte Fläche des Bauteils anbetrifft.
Hierin wird postuliert und ins Auge gefaßt, daß die akustische Leistung von Bauteilen immer besser wird, je näher sie sich einer im wesentlichen gleichmäßigen Ausbreitung oder Verteilung von Grundresonanzmoden und einer zugehörigen Schwingungsbiegewellenwirkung über zumindest die geplant wirksame Fläche des Bauteils annähern. In der Praxis wurde dies bis heute im allgemeinen eher schlechter erreicht, wenn auch äußerst beeindruckende akustische Ergebnisse erzielt wurden. In der Tat können die erfindungsgemäßen Verbesserungen nach Wahl in größeren oder geringeren Umfängen übernommen werden, und zumindest können die erfindungsgemäßen Lehren einer Anordnung, eines Entwurfs und einer Anbringung von Wandlern eine sehr nützliche Anwendung selbst dort haben, wo keine Sorgfalt aufgewendet wird, um eine Resonanzmodenverteilung und lokalisierte Komplexität zu verbessern.
WEITERE FRÜHERE VORSCHLÄGE
Es ist an dieser Stelle sicher zweckmäßig, zuerst einen Überblick über zwei frühere Patentschriften zu geben, die nach dem Prioritätsdatum für diese Anmeldung veröffentlicht wurden, möglicherweise insbesondere da man feststellt, daß es möglich, oft vorteilhaft ist, die vorliegende Erfindung unter Verwendung piezoelektrischer Wandler für Lautsprecher zu verwirklichen. WO 95/31805 und WO 96/01547 betreffen beide roter alia Vorschläge für Lautsprecher über piezoelektrische Treiberflecken bzw. -stücken (engl. patches), ob sie an Paneelen von Deckeln von Laptopcomputern oder an aufgeklappten Paneelen von CD-Spielern oder innerhalb von Hüllen von Sichtanzeigeeinheiten oder Plattenlaufwerken von Computern oder an leichten Polystyrolplatten angebracht oder als eine zusätzlich eingebaute Toneinheit zum Anbringen an anderen Oberflächen angebracht sind. Veranschaulichungen bevorzugter Ausführungsformen zeigen im wesentlichen zentral angeordnete gepaarte piezoelektrische Antriebsflecken, und viele Vorteile werden aus derlei Dingen gezogen wie der hohlen Ausgestaltung eines zugeordneten Laptop-Deckels und anderen spezifischen dreidimensionalen Gehäusen einschließlich eines besonders bevorzugten Lautsprechergehäuses mit dreieckigem Querschnitt; auch aus verschiedenen Schritten, die zum Vermeiden von Paneelresonanzen vorgeschlagen wurden. Diese letztgenannten Schritte sind zweifellos nur von einer Ad-hoc- oder "Versuch-Fehler- bzw. Try-and-Error"-Natur, einschließlich der Hinzufügung, wie und wo es sich als wirkungsvoll erweist, dämpfender und versteifender Streifen, bis Sinuswellen-Durchstimmtests (engl. sine-wave-sweep tests) zeigen, daß eine unerwünschte Schwingung/Resonanz gestoppt bzw. geendet hat. Im Vergleich zur erfindungsgemäßen Lehre gibt es keinen Hinweis auf ein signifikantes Verständnis der Mathematik und Physik der Prozesse, die mit einer Schallerzeugung durch eine Biegewellenwirkung in Paneelen verbunden sind, und keine Einschätzung des Beitrags, der aus einer methodischen bzw. geordneten Paneelkonstruktion und einer Wandleranordnung etc. für eine gute akustische Leistung gewonnen werden kann. Zumindest meistens sind die gepaarten piezoelektrischen Flecke an Oberflächen angebracht, die zu einer Biegewellenwirkung wie hierein nicht imstande sind. Es ist nicht klar, daß merklich mehr damit verbunden ist, als für die oben erwähnten, viel älteren absichtlich und inhärent kolbenartigen akustischen Treibereinheiten zutraf, die an irgendeiner Oberfläche zu befestigen sind. Zweifellos scheint die Lehre dieser früheren Referenzen die vorteilhaften Beiträge von hohlen Gehäusevolumen zu erkennen, wobei gewöhnlich Probleme durch Reduzieren von Resonanzen zu lösen sind. Dies stimmt mit historischen Annahmen überein und hebt sich völlig von dieser Erfindung ab, bei der Resonanzen grundlegende Mechanismen sind, die für eine nützliche akustische Leistung/Wirkung von Paneelen in ihnen selbst ausdrücklich vorbestimmt/unterstützt sowie in einer methodischen Art und Weise optimiert/maximiert werden sollen; auch in Kombination mit einer vorbestimmten asymmetrischen Anordnung vorteilhafter, sorgfältig konstruierter elektromagnetischer Wandler ausdrücklich genutzt werden sollen, die sowohl Schwingspulen- bzw. Tauchspulen- als auch piezoelektrische Typen einschließen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Verständnis, das wir gewonnen haben, führt zu vielen Verfahren und Gesichtspunkten, in und nach denen diese Erfindung neu ist und in verschiedenen Aspekten für sich selbst und in bezug auf den bekannten Stand der Technik charakterisiert werden kann. Es wird auf die Ansprüche verwiesen, insbesondere auf die unabhängigen Ansprüche 1, 6, 10, 17, 19, 22, 23, 35, 37, 40, 47, 49, 65, 105 und 109, die eine Auswahl solcher Aspekte dieser Erfindung repräsentieren, obwohl es, wie klar werden wird, mehr und andere, sowohl allgemeine als auch spezifische Alternativen gibt.
PRAKTISCHE VERWIRKLICHUNG DER ERFINDUNG
Unsere grundlegende Forschung und Entwicklung hat besondere Bedeutung für die praktische Verwirklichung dieser Erfindung und wird nun ausführlicher besprochen.
Viele Faktoren tragen tatsächlich oder möglicherweise zu einer Biegewellenwirkung bei, so z. B. Frequenzen und eine Verteilung etc. von Schwingungsknoten, die mit Eigenresonanzmoden in erfindungsgemäßen Bauteilen verbunden sind. Für Bauteile, bei denen relevante Materialparameter, die zu einer tatsächlichen Biegewellenwirkung, speziell zur Biegesteifigkeit, Scherung etc. beitragen, in allen oder zumindest speziellen Richtungen von Interesse im wesentlichen gleich gehalten wurden, wurde zuerst festgestellt, daß Form und Abmessungen der Bauteile besonders signifikante Beiträge von großem Wert zum Realisieren erfinderischer Aspekte und Schaffen praktischer Ausführungsformen der Vorrichtung liefern.
Abmessungen an sich für irgendeine besondere Form sind hauptsächlich durch ihre inhärenten Beiträge zum Bestimmen niedrigster Eigenfrequenzen einer möglichen tatsächlichen Biegewellenschwingung für das Bauteil, sogar zu konzeptionellen Frequenzen tatsächlich als verschiedene Grundfrequenzen für zusammenhängende Frequenzen von Eigenresonanzmoden, einschließlich wegen einer Winkelbeziehung von Richtungen betreffender Abmessungen effektiv.
Was die Form anbetrifft, insbesondere Maße bzw. Proportionen bezüglich relativer Werte definierender geometrischer Parameter, erwies es sich zuerst als nützlich, einfache Geometrien zu betrachten, speziell Bauteile, die durch Rechtecke oder durch geschlossene konische, d. h. elliptische Schnitte begrenzt sind; und so im oben erwähnten Zusammenhang des Bauteils vorzugehen, das in allen Richtungen in der Biegesteifigkeit im wesentlichen isotrop ist oder zumindest ungefähr parallel zu Seiten eines Rechtecks oder zur Haupt- und Nebenachse einer Ellipse oder Superellipse ist; hinsichtlich des Einflusses und Nutzens einer Anisotropie wird auf weiter unten verwiesen.
SPEZIELLE ANWENDUNGEN/WEITERE ASPEKTE DER ERFINDUNG
Für eine rechtwinklige Form betrifft ein künstliches erstes Konstrukt, das sich als von besonderem praktischen Wert erwiesen hat, Verteilungen von mit Eigenresonanzmoden verbundenen Schwingungsgegenknoten und verwandten Totpunkten, die sich theoretisch für jede der verschiedenen Längen von dessen Seiten ergeben würden, wenn sie allein betrachtet werden, d. h. jede als einzelne Achse für eine Biegewellenwirkung, als ob in dem Bauteil keine andere Biegewirkung auftreten könnte. Dies ist eine so starke grobe Vereinfachung, daß es überrascht, daß sich irgendwelche nützlichen Ergebnisse ergeben. Es ist jedoch Routine, mathematisch, einschließlich für ein Modellieren mittels Computer durch kommerziell erhältliche Mathematikprogrammpakete, Daten zu erzeugen, die eine solche künstliche Theorie repräsentieren. Folglich können Frequenzen von Grund- und Eigenresonanzmoden für beliebige Abmessungswerte berechnet/mittels Computer errechnet und entsprechende Muster für Schwingungsenergien an verschiedenen Stellen oder elementaren Teilflächen in der Querausdehnung des betreffenden Bauteils individuell für jede Mode erzeugt werden, und auch in nützlicher Weise in Tabellen/Matrizen oder graphisch präsentiert werden. Solche individuellen Muster für verwandte Resonanzmoden können nach Wunsch als Komponenten eines zusammengesetzten Musters zumindest eines Teils einer fiktiven bzw. gedanklichen einachsigen natürlichen Biegewellenwirkung überlagert werden, die komplementäre Verteilungen schwingungsmäßig aktiverer/aktivster Gebiete und schwingungsmäßig weniger aktiver/am wenigsten aktiver Gebiete aufweisen wird; und eine Auswahl für solche zu überlagernden Moden, wobei folglich Teile fiktiver einachsiger natürlicher Biegewellenwirkungen zu betrachten sind, wird auf der Basis erwiesener Wirksamkeit für erfindungsgemäße Zwecke vorgeschlagen. Eine solche Erzeugung eines zusammengesetzten Musters wurde verwendet, um orthogonal zusammenhängende Abmessungswerte (entsprechend den verschiedenen Seiten einer rechtwinkligen Form) zu finden, für die jeweilige zusammengesetzte Muster, gedanklich bzw. fiktiv überlagert, zumindest einen gewissen nützlichen Grad einer "Anpassung" zwischen den schwingungsmäßig aktiveren/aktivsten Gebieten eines der betreffenden zusammengesetzten Muster und den schwingungsmäßig weniger akti ven/am wenigsten aktiven Gebieten des anderen der betreffenden zusammengesetzten Muster und vice versa erzeugen wird.
Man kann erkennen, daß dieses Anpassen, wenn auch durch eine zugegebenermaßen künstlich vereinfachte/idealisierte Approximation, wie beabsichtigt, die Koinzidenzen reduziert, die ansonsten zu den oben erwähnten kombinierten Totpunkten von Bauteilen oder Paneelen beitragen würden, auf die die erfindungsgemäße Lehre nicht angewandt wurde. Außerdem kann dieses Anpassen bis zu irgendeinem erreichbaren vorteilhaften Maß, einschließlich maximal oder optimal, zum Reduzieren oder Minimieren solcher fiktiven Beiträge zu kombinierten Totpunkten zumindest innerhalb der Grenzen unserer Approximationen angestrebt werden, Die ausgewählten Frequenzen von Resonanzmoden für die beiden betreffenden zusammengesetzten Muster können die niedrigeren Ordnungen von Interesse oder Bedeutung in einem oder für einen akustischen Bereich eines gewünschten Betriebs, wie oben dargelegt, enthalten und tun dies vorzugsweise, wobei dies unten einbezogen wird, falls es von Vorteil ist.
In der Theorie sollte ein bestes Anpassen für so viele Resonanzmoden und entsprechende zusammengesetzte Muster unseres obigen Konstrukts wie möglich angestrebt werden. In der Praxis, und wie es für das obige Verschachteln von Schwingungsfrequenzen zutrifft, wurden sehr zufriedenstellende Ergebnisse erhalten, indem die Aufmerksamkeit individuell und kollektiv auf bestimmte niedrigere Ordnungen von Resonanzmoden, z. B. bis zu den dritten Ordnungen jeder konzeptionellen Grundfrequenz, beschränkt wurde (was für die Querausdehnungen der zweidimensionalen Bauteile Neun ergibt), vorzugsweise bis zu mindestens den fünften Ordnungen (insgesamt fünfundzwanzig), möglicherweise bis zu oder über die siebten Ordnungen hinaus, um ein Anpassen zu maximieren oder zu optimieren. Eine bessere Modellbildung wird, wie sie später unter Verwendung einer Finite-Elemente-Analyse vorgenommen wird, gewöhnlich eine andere Resonanz zeigen, einschließlich niedrigster Moden, die durch diagonale Abmessungen beeinflußt werden oder diesen zugeschrieben werden können, und/oder Nicht-Biegewellenmoden, welche zu den Betrachtungen für diese genäherte Konstruktion hinzukommen. In einer erfolgreichen tatsäch lichen Entwicklungsarbeit lagen die in diesen Anpassungsroutinen berücksichtigten Resonanzbiegewellenmoden bei Frequenzen, die als eine einzige kombinierte Sequenz betrachtet nacheinander von als Grundfrequenzen behandelten konzeptionellen Frequenzen für die beiden Seiten eines Rechtecks bis zu über zwanzig, gewöhnlich dreißig oder mehr, vorzugsweise zumindest fünfundzwanzig verliefen. Ergebnisse zeigen für Resonanzmoden bei höheren Frequenzen eine sehr zufriedenstellende, vollkommen folgerichtige Regelmäßigkeit, Streuung bzw. Verteilung und akustische Wirkung/Leistung.
Bestimmte Seitenverhältnisse für Seitenabmessungen einer rechtwinkligen Form mit isotroper Biegesteifigkeit erwiesen sich interessanterweise und für die Praxis wertvoll als in nützlicher Weise allgemein verwendbar. Ein solches bevorzugtes und äußerst effektives Seitenverhältnis liegt bei etwa 13,4% Abweichung vom Quadrat (d. h. ungleiche Seiten), genauer gesagt bei 0,882 oder 1,134; und ein großer Teil unserer früheren Entwicklungsarbeit verwendete diesen Wert. Ein anderes möglicherweise nützliches Seitenverhältnis wurde jedoch bei etwa 37% Abweichung vom Quadrat festgestellt, obgleich eine Dämpfungssteuerung von zumindest einigen der niedrigsten Resonanzmoden besonders ratsam/nützlich sein kann. Es gibt andere, die auch realisierbar sein können, zumindest falls ein niedrigerer Wirkungsgrad akzeptabel ist, ob vergleichbar effektiv oder nicht, oder so für besondere Anwendungen/Vorrichtungen und verwandte gewünschte Arbeitsfrequenzbereiche als nur annehmbar erachtet wird, oder (z. B. in spezifischen Lautsprecherausführungen) auf der Basis eines Kompromisses genutzt werden, die ein Minimieren eines Beitrags (von Beiträgen) zu einer akustischen Wirkung/Leistung unerwünschter Frequenzen von Resonanzmoden einschließt, möglicherweise insbesondere unterhalb eines gewünschten Arbeitsfrequenzbereichs. Bezüglich einer Anordnung von Wandlereinrichtungen wird ebenfalls auf weiter unten verwiesen.
Wie völlig klar sein sollte, ist die obige Konstruktion mit einer Überlagerung zusammengesetzter Muster nicht als eine wahre Darstellung einer tatsächlichen natürlichen Biegewellenschwingung in irgendeinem speziellen Bauteil vorgestellt, sondern nur als eine Approximation, von der festgestellt wurde, daß sie einen praktischen Wert hat. Die tat sächliche natürliche Biegewellenschwingung in irgendeinem Bauteil ist sehr kompliziert, was die Effektivität der Konstruktion um so überraschender macht. Folglich muß es interaktive Effekte bzw. Wechselwirkungen zwischen solchen hauptsächlichen konzeptionell auf Grundfrequenzen bezogenen Biegewellenwirkungen geben, wie in der obigen Konstruktion für zwei Seitenabmessungen und Richtungen von im wesentlichen rechtwinkligen Formen fiktiv betrachtet wurde, einschließlich einer lokalisierten Biegung für eine, die die andere beeinflußt; auch Randeffekte, einschließlich Reflexion und Dämpfung, um ferner zur gesamten transversalen Biegewellenschwingung und Verteilung von schwingungsmäßig aktiveren/aktivsten Flächen oder kombinierten Gegenknoten beizutragen. Während man im allgemeinen erwarten kann, daß solche Effekte hilfreich und/oder von geringem Einfluß auf höhere Frequenzen von Resonanzmoden sind, mit notwendigerweise höheren individuellen Knotenpopulationen der Querausdehnung des Bauteils, haben wir weiter festgestellt, daß bestimmte unerwünschte Schwingungen und/oder Schwingungsverstärkungen behandelt werden können, d. h. wie eine gesamte oder selektive Randdämpfung und/oder selektive lokalisierte mittlere Dämpfung an einer relevanten Stelle (Stellen) der Ausdehnung.
Es gibt jedoch einen Effekt, bei dem festgestellt wurde, daß es vorteilhaft sein kann, zumindest als eine nützliche Verfeinerung bzw. Verbesserung, nämlich für ein im wesentlichen rechtwinkliges Bauteil, die mit dessen diagonaler Abmessung verbundenen Resonanzmoden besonders zu berücksichtigen. Die Sicherstellung eines zumindest vorwiegend hilfreichen Beitrags zu einer gewünschten Verteilung (Verteilungen) von Resonanzmoden kann durch Abschneiden oder Zuschneiden oder Krümmen bzw. Biegen von Ecken oder Bilden solcher Formen unterstützt werden; hinsichtlich einer Anisotropie der Biegesteifigkeit sei auf weiter unten verwiesen. Vernünftige praktische Grenzen für eine Berücksichtigung dieser Verbesserung bezüglich einer resultierenden Form und Reduzierung der Querfläche ergeben sich natürlich aus einem Annähern an irgendeine andere analysierbare Form, z. B. Superellipsen oder zumindest reguläre Polygone, wobei z. B. vorzugsweise die Diagonale nicht über eine größere oder kleinere Seitenabmessung hinaus reduziert wird. Eine nützliche, obgleich nicht wesentliche, weitere Verbesserung wird darin gesehen, daß ein solches Beschneiden oder Zuschneiden einer Ecke, zumindest für Ecken verschiedener Diagonalen, verschieden ist, ob in verschiedenem Maße für jede einzelne, z. B. in einer wechselseitigen Beziehung, die eine ähnliche "Anpassung" (für auf Diagonalen bezogene Resonanzmoden) zu der obigen für die Seitenabmessungen schafft, und möglicherweise ferner bezüglich des Seitenabmessungen anpassenden Verhältnisses oder dieses tatsächlich fortsetzend oder ergänzend oder nützlich verbindend. Eine Anwendung einer effektiven Verkürzung auf eine Diagonale allein kann in der Praxis ausreichen, z. B. auf jedes Ende gleichermaßen für ein sich ergebendes Verkürzen auf die Mitte zwischen einer vollen diagonalen Abmessung und einer Abmessung der längeren Seite, um vorzugsweise einen Verlauf von Seiten- und Diagonalabmessungen beim Aufrechterhalten oder Wiederholen des obigen bevorzugten Seitenverhältnisses für sukzessiv zunehmende Werte oder einem Annähern daran zu erhalten, wobei zweckmäßigerweise so durch eine wesentliche Gleichmäßigkeit von Abmessungsdifferenzen oder eine Beziehung geradliniger Abmessungen angenähert wird. Ein zufriedenstellendes Verkürzen nur einer Diagonale des rechtwinkligen Bauteils stellt man, zumindest idealisiert für eine Isotropie der Biegesteifigkeit, bei einer Kürzung von etwa 15% oder etwa 10% für obige Seitenverhältnisse von etwa 13,4% bzw. etwa 37% fest.
Die oben erwähnte Konstruktion mit einem Erzeugen/Verwenden von Daten für theoretische einachsige Biegewellenwirkungen für jede von verschiedenen, einen Rand definierenden Seiten von im wesentlichen rechtwinkligen Bauteilen für ausgewählte Eigenresonanzmoden und/oder eine kumulative Überlagerung als zusammengesetzte jeweilige Muster und/oder einer Kombination solcher zusammengesetzter Muster, um realisierbare jeweilige Abmessungen und/oder ein Verhältnis (Verhältnisse) von Seiten zu bestimmen, um kombinierte Totpunkte in erwünschter Weise zu reduzieren und/oder Gegenknoten oder kombinierte Gegenknoten von einem in Totpunkten oder kombinierten Totpunkten des anderen effektiv zu plazieren, liefern einzelne und/oder kombinierte Aspekte dieser Erfindung: wie es eine oder mehr ausgewählte Ordnungen von Resonanzmoden tun, die im Bereich akustischer Frequenzen von Interesse niedrig sind. In der Tat wird eine breitere erfinderische An wendung für andere Formen für das Bauteil und rand- oder formdefinierende geometrische Parameter dafür zusammen mit entsprechenden Konstruktionen betreffend zumindest theoretische bzw. fiktive Grundfrequenzen und verwandte Resonanzmoden in speziellen Richtungen oder Achsen erkannt, die nicht orthogonal noch direkt auf solche geometrische Parameter bezogen sein müssen, z. B. für Formen mit geraden Seiten, wie z. B. ein vierseitiges oder reguläres oder irreguläres Polygon oder Parallelogramm mit ungleichen Seiten oder Formen mit gekrümmten Seiten, wie z. B. Kegelschnitte oder kreisförmige mit verschiedenen radialen Schlitzen oder superelliptische (siehe unten) mit Potenzfaktoren und auch Haupt/Nebenachsenverhältnissen; oder Kombinationen solcher Formen, in der Tat jedes beliebige Bauteil, das nicht zu schmal ist, um eine nützliche zweidimensionale Resonanzmodenkomplexität zu unterstützen.
Zweifellos kann man eine solche Erweiterung aus anderen verfügbaren ausgeklügelteren mathematischen Verfahren, z. B. FEA, einschließlich Computerprogrammpaketen, erhalten, und diese gestattet eine im wesentlichen vollständige Analyse einer gesamten natürlichen Biegewellenschwingung einschließlich identifizierbarer verursachender Resonanzmoden und gemäß diesen und eine Erzeugung relevanter Daten, einschließlich eines Auftragens, aus einer geeigneten Definition einer Randform zur Überprüfung und Manipulation für ein vorteilhaftes Frequenzverschachteln und/oder für ein Musteranpassen in Verteilungen von schwingungsmäßig aktiveren/aktivsten Gegenknoten/kombinierten Gegenknoten und schwingungsmäßig weniger aktiven/am wenigsten aktiven Totpunkten/kombinierten Totpunkten für eine erwünscht gleichmäßigere Verteilung von Resonanzmoden und somit eine Reduzierung von zumindest kombinierten Totpunkten.
Eine solche Untersuchung und Manipulation gemäß einer Variation eines oder mehreren von zwei oder mehr geometrischen Parametern können unter Verwendung einer Tabelle oder Matrix von Schwingungsenergieinhalten eines Gitters elementarer Teilflächen der Querausdehnung insbesondere ohne weiteres erleichtert werden, speziell durch Änderungen, die mit einer Parameteränderung, vorzugsweise wie ein oder mehr Verhältnisse solcher Parameter, auftreten. Energiesummierungen für die Teilfächen und generell werden eine erforderliche Information liefern.
Weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich hierin für eine derartige verteilte, z. B. auf ein Gitter bezogene, Energiesummierung als Verfahren oder Mittel, um eine maximale oder optimale oder akzeptable Verteilung von Schwingungsgegenknoten/kombinierten Gegenknoten zu gewinnen, die mit Eigenresonanzmoden quer zum Bauteil verbunden sind.
Wendet man sich nun elliptischen Formen von Bauteilen zu, die zu einer Biegewellenwirkung imstande sind, die ebenfalls zuerst mit einer Isotropie der Biegesteifigkeit zumindest in Richtungen ihrer Haupt- und Nebenachsen oder universell betrachtet werden, enthält die betreffende natürliche Biegewellenschwingung Resonanzmoden, die durch hyperbolische und/oder Winkelkomponenten von einer Umfangskrümmung beigetragen werden und durch die Haupt- und Nebenachsen verlaufen. Es wurde festgestellt, daß die Haupt- und Nebenachsen, insbesondere ihr Verhältnis, von Bedeutung sind. Ein praktisches Verhältnis von Haupt- und Nebenachsen für echte elliptische Formen wurde bei etwa 1,182 bestimmt, mit einer realisierbaren Alternative (interessanterweise ähnlich der obigen für ein Rechteck) bei etwa 1,34.
Man erkennt, daß Superellipsen tatsächlich mit einem nach außen gerichteten Verformen des gebogenen Randes einer echten Ellipse zwischen ihrer Haupt- und Nebenachse verbunden sind, das soweit geht, um Formen zu erzeugen, die sich scheinbar ziemlich ähnlich einem Krümmen der oben erwähnten, eine Diagonale reduzierenden Eckenbehandlung einer rechtwinkligen Form annähern; bezüglich einer Anordnung von Wandlereinrichtungen wird auf weitere Einzelheiten unten verwiesen. Es gibt eine zusätzliche Variable, die durch einen Potenzfaktor 2n sowie Haupt- und Nebenachsen a und b und deren Verhältnis a/b in der relevanten, einen Rand definierenden Funktion (x/a)2n + (y/b)2a = 1 dargestellt ist, die zu zwei Möglichkeiten führt, nämlich einem Bestimmen eines bevorzugten Verhältnisses a/b von Haupt/Nebenachse für irgendeinen bestimmten Wert von n oder Bestimmen eines bevorzugten Wertes von n für irgendein spezielles Verhältnis a/b. Beispiele, die wir bis zum Prioritätsdatum dieser Anmeldung bearbeitet haben, lagen zwischen 1 und 2 für a/b und für n (d. h. von 2 bis 4 für 2n); wobei eine solche Bearbeitung wieder für eine Isotropie der Biegesteifigkeit und unter der vereinfachenden Nebenbedingung der Flächengleichheit stattfand. Interessanterweise scheint der Wert 1,1 für a/b nicht vielversprechend zu sein. Der Wert 1,15 ist jedoch ein guter, nämlich
für a/b = 1,15, n = 1,9
für n = 1,8, a/b = 1,13 bis 1,22 oder 1,32
was vorteilhafte Ausdehnungen oder Toleranzen praktisch durchführbarer Wechselbeziehungen von n und a/b angibt. Der Wert 1,4 für a/b repräsentiert ebenfalls eine realisierbare Alternative, nämlich
für a/b = 1,4, n = 1,37 bis 1,40.
Eine umfassende, aber im wesentlichen routinemäßige Verarbeitung mit anderen Werten von n und a/b könnte zu anderen realisierbaren Möglichkeiten führen, und eine gemeinsame Optimierung von n und a/b zusammen kann, ob fast wie in den zuerst angegebenen obigen Beispielen oder weitergehend, eine oder mehr besonders vorteilhafte superelliptische Form (Formen) erzeugen.
Eine untersuchte zusammengesetzte Form besteht aus im wesentlichen superelliptischen und im wesentlichen echten elliptischen Teilen, die mit einer gemeinsamen Hauptachse verschmolzen sind, wobei der elliptische Teil gemäß etwa 1,1–1,3 : 1 bevorzugt ist, und mit einem Seitenverhältnis, bei dem die Hauptachse in Bezug auf die Breite gemäß etwa 1,2 : 1 bevorzugt wird.
Interessanterweise wurde festgestellt, daß reguläre Grenzfälle rechtwinkliger und elliptischer Formen hinsichtlich gleicher Seiten und Achsen, d. h. für jeweilige quadratische und kreisförmige Formen, die bezüglich der Biegesteifigkeit etc. isotrop sind, Bauteile mit merklich weniger guter akustischer Wirkung oder Leistung ergeben, obgleich festgestellt wurde, daß die spätere Lehre bezüglich einer Anordnung von Wandlereinrichtungen einen gewissen nützlichen Gewinn für Formen aufweist, die anders als oben bevorzugt, einschließlich kreisförmig und quadratisch, proportioniert sind. Man erkennt jedoch, daß für die Bauteile als besonders wertvolle und vorteilhafte akustische Vorrichtungen oder Elemente eine Irregularität/Ungleichheit (bezüglich der Form) und Asymmetrie (bezüglich eines unten beschriebenen Anordnens von Wandlereinrichtungen) zwingende Erfordernisse und Aspekte der Erfindung sind, und diese auch darin bestehen, zumindest zwei gewinkelte Achsen/Richtungen oder Abmessungen zu haben, die verschiedene konzeptionelle Frequenzen einer Eigenschwingung verursachen, einschließlich für Formen mit solchen Achsen/Richtungen oder Abmessungen, die nicht notwendigerweise im rechten Winkel zueinander stehen, wie z. B. Diagonalen eines Rechtecks, und im allgemeinen z. B. auf Seiten und/oder Diagonalen anderer vierseitiger Objekte oder Seiten und Winkel und/oder Linien von Scheitel zu Scheitel anwendbar sind, und darin, daß es für jeden der grundlegenden Formtypen eine oder mehr vorbestimmte Beziehungen zwischen konzeptionellen Frequenzen gibt, die zu einem vorteilhaften Verschachteln von Resonanzmodenfrequenzen und/oder "Füllen" zumindest einiger, vorzugsweise möglichst vieler, von dem führt, was für eine andere dimensionale Beziehung etc. kombinierte Totpunkte bilden würde.
Bezeichnenderweise wurde ferner festgestellt, daß die Bauteile mit Formvariationen durch verschiedene relative Werte oder Verhältnisse definierender Parameter als konkret oben vorgestellt in einer im wesentlichen äquivalenten Weise verwendet werden können. Somit sind die obigen Analysen einschließlich der Konstruktion gleichermaßen auf Bauteile mit irgendeiner speziellen Anisotropie der Biegesteifigkeit anwendbar, d. h. in Richtungen entlang der Länge und Breite eines Rechtecks verschieden oder parallel zu Haupt- und Nebenachsen echter Ellipsen oder Superellipsen, und werden entsprechende bevorzugte Seitenverhältnisse etc. erzeugen. Für die Praxis ist vielleicht am interessantesten, daß das Umgekehrte gleichermaßen zulässig ist, d. h. ein Bestimmen eines Grads einer Anisotropie oder eines Verhältnisses von Biegesteifigkeiten, das für gegebene abweichende Formen ein effektives Gegenstück zu den idealisierten isotropen Fällen schafft, diese sogar "umwandelt" oder "nachahmt", die wir zuerst analysierten, somit die gleichen bevorzugten Seitenverhältnisse etc. wie oben nutzen und eine gewisse oder überwiegende, wenn nicht vollkommene, vorteilhafte akustische Wirkung oder Funktion der letztgenannten erzielen, zumindest solange die gegebene Form nicht zu schmal ist, um eine nützli che Komplexität und Wechselwirkung ihrer gesamten Resonanzmoden zu unterstützen.
Eine erwünschte Anisotropie von Biegesteifigkeiten kann durch eine verschiedene "Körnung", z. B. Verstärkungsfasern oder Schichtungen oder Gewebe, von oberflächenbildenden Häuten oder Schichten, die auf einen Kern in dem Bauteil mit einer zusammengesetzten laminierten Sandwich-Struktur aufgebracht sind, einschließlich eine verschieden orientierte oder relativ gewinkelte "Körnung" zu jeder Seite oder als mehrfache Schichten zu einer Seite erzielt werden, Es gibt natürlich kernbezogene Parameter, wie z. B. richtungsmäßig differentielle Schermodule oder -werte, die Biegesteifigkeiten beeinflussen können. Für ein rechtwinkliges Bauteil kann (können) außerdem eine diagonale effektive Biegesteifigkeit (Biegesteifigkeiten) oder Widerstand (Widerstände) gleichermaßen in bezug auf Länge/Breite-Biegesteifigkeiten eingestellt werden (die gleich oder ungleich sein können), um einen gewissen, wenn nicht den ganzen Vorteil zu erhalten, der ansonsten aus einem Verkürzen an Ecken, z. B. ihrem Beschneiden oder Abschneiden, gewonnen werden kann. Eine andere Methode, um die Biegesteifigkeit in einer Richtung zu ändern, ist durch eine Krümmung des Bauteils selbst, ob in nur einer Richtung oder sogar in zwei oder mehr Richtungen und ob entlang oder unter einem Winkel zu oder quer zu irgendeiner bestimmten Richtung, z. B. der einen oder anderen der Richtungen, die mit Parametern verbunden sind, die Formen und/oder konzeptionelle Grundfrequenzen definieren (auf die im folgenden, einschließlich in den Ansprüchen, sehr oft einfach als "konzeptionelle Frequenzen" verwiesen wird). Es ist ferner möglich, variierende Biegesteifigkeiten entlang irgendeiner Achse oder Richtung zu haben, einschließlich fortlaufend bzw, zunehmend oder in anderer Weise über eine Fläche, ob durch Kombinationen von "Körnungen" in Hautschichten von Sandwich-Strukturen oder flächenmäßige Unterschiede in Kerneigenschaften, z. B. einer von den Rändern nach innen abnehmenden oder zunehmenden Dicke oder was auch immer.
Aspekte dieser Erfindung ergeben sich aus einem Vorbestimmen differentieller Biegesteifigkeiten in verschiedenen Richtungen in dem Bauteil, um zumindest einige nützliche Ergebnisse hinsichtlich einer Verteilung (Verteilungen) von Schwingungknoten und kombinierten Knoten und/oder Totpunkten und kombinierten Totpunkten zu erzielen, die mit Eigenresonanzmoden und einer akustischen Wirkung/Leistung verbunden sind.
Andere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus einem Akzeptieren oder Anstreben oder Modifizieren eines gewissen Effekts (gewisser Effekte), z. B. wie sie sich aus einem Verstärken infolge von Randreflexionen oder einer Wechselwirkung von einer lagemäßigen Nähe oder Überlagerung von Knoten für einige Resonanzmoden ergeben, oder eines anderen differentiellen Effekts (anderer differentieller Effekte), wobei eine Resonanzmode mit einer anderen verglichen wird; z. B. in der Hinsicht, daß man ein gewisses spezielles "Abstimmen" (engl. voicing) der resultierenden akustischen Leistung/Wirkung des betreffenden Bauteils hat. Eine Modifikation kann mittels einer allgemeinen oder selektiven Randdämpfung oder einer lokalisierten mittleren Hinzufügung eines Dämpfungsmaterials erfolgen, selbst durch Löcher oder Schlitze, die im Bauteil ausgebildet sind. Ein Aspekt dieser Erfindung besteht auch im Anstreben und Sicherstellen einer gleichmäßigeren Verteilung von Schwingungsgegenknoten und/oder kombinierten Gegenknoten, die auf niedrigere Ordnungen von Resonanzmoden begrenzt sind, z. B. bei oder bis zu mindestens der dritten Ordnung und/oder nicht höher als die siebte Ordnung (ob aus konzeptionellen Frequenzen absolut oder bezüglich niedrigster Frequenzmoden innerhalb und/oder unterhalb eines Frequenzbereichs von Interesse bestimmt), einschließlich eines sich ergebenden Effekts (sich ergebender Effekte) beim Betrieb bei höheren Frequenzen, und darin, daß sie sich beim Ausdehnen eines in nützlicher Weise erzielbaren Arbeitsbereichs gut oberhalb der oberen Frequenzen als sehr vorteilhaft erweist, die in WO/92/03024 als begrenzend angesehen wurden.
Konkretere Aspekte der Erfindung schließen ein Betreiben über einen breiteren Frequenzbereich als WO92/03024 und/oder ein Entfernen ihrer Beschränkungen auf einen Betrieb nur oberhalb der Koinzidenzfrequenz ein, z. B. auf Arbeitsfrequenzbereiche, die die Koinzidenzfrequenz enthalten und/oder ganz unterhalb der Koinzidenzfrequenz liegen.
Bauteile, die Aspekte dieser Erfindung verkörpern, indem sie konstruktionstechnisch verteilte Schwingungsknoten auf weisen, die mit Resonanzmoden sorgfältig zusammenhängender konzeptioneller Frequenzen einer natürlichen Biegewellenschwingung verbunden sind, können an sich als nützliche akustische Vorrichtungen dienen. Eine Möglichkeit ist für Echo- bzw. Hallzwecke, einschließlich um akustische Charakteristiken irgendeiner zugeordneten akustischen Vorrichtung zu verbessern oder in wünschenswerter Weise zu ändern, wie z. B. eines herkömmlichen Lautsprechers oder einer Treibereinheit oder eines Geräts, das selbige enthält. Eine andere Möglichkeit ist als ein akustisches Filter, das zwischen vorkommenden bzw. einfallenden und erwünschten akustischen Bereichen umwandelt. Weitere Möglichkeiten beinhalten wünschenswerte umgebungsbezogene, "färbende" oder "abstimmende" Zwecke, z. B. für einen Raum, einschließlich eines effektiven Entfernens oder Kompensierens unerwünschter Effekte (wie sie ansonsten infolge einer Raumform oder Proportionen oder Inhalten auftreten könnten). Auf solche Anwendungen wird hierin als "passiv" verwiesen.
Die Verwendung von diese Erfindung verkörpernden Bauteilen wird jedoch in oder für Objekte, auf die hierin als "aktive" Vorrichtungen verwiesen wird, oder für die Zwecke ins Auge gefaßt, die eine Verbindung mit Wandlereinrichtungen erfordern, und es wurde festgestellt, daß sie für Lautsprecher in dramatischer Weise nützlich sind, Insbesondere wurde festgestellt, daß eine Anordnung der Wandlereinrichtungen eine akustische Wirkung oder Leistung außerordentlich beeinflussen kann, was zu verschiedenen weiteren Aspekten der Erfindung führt.
ANORDNUNG EINER WANDLEREINRICHTUNG
Konkret haben wir festgestellt, daß es viel bessere Positionen zum Aussenden von Biegewellen in eine Vorrichtung wie oder für einen Lautsprecher und Ausnutzen eines im wesentlichen rechtwinkligen Bauteils als diejenigen gibt, die in WO92/03024 gezeigt sind, nämlich bei einer Ecke oder im wesentlichen in der Mitte wie in WO95/31805 und 96/01547. Dies ist sogar nach den oben diskutierten Verbesserungen bezüglich solcher im wesentlichen isotroper Bauteile, die in ihrer Konstruktion von der in WO92/03024 erwähnten quadratischen Form abweichen, oder einer Vorbestimmung einer Anisotropie für andere quadratische oder nicht quadratische Formen der Fall.
Erfindungsgemäße Verbesserungen beim Bestimmen eines Ortes (von Orten) für Wandlereinrichtungen begannen ebenfalls mit der obigen Konstruktion bezüglich fiktiv unidirektionaler Biegewellenschwingungen und ihrer Kombination, um eine verbesserte Resonanzmodenverteilung zu erhalten. Ein erfolgreiches Verfahren und Mittel zur Identifizierung bevorzugter Wandlerstellen ergaben sich aus einem Auffinden derjenigen Positionen, an denen die Zahl von Totpunkten für irgendeine der betreffenden Resonanzmoden niedrig oder am kleinsten ist und/oder die Zahl betreffender schwingungsmäßig aktiver Resonanzgegenknoten hoch oder am höchsten ist, d. h. hinsichtlich der Resonanzmoden, die zum "Füllen" von dem berücksichtigt werden, was ansonsten kombinierte Totpunkte wären. Spezielle Proportionen von Seitenabmessungen für ein im wesentlichen rechtwinkliges Bauteil mit dem obigen Seitenverhältnis mit einer Abweichung von 15% von der Quadratform ergeben sich ohne weiteres aus einer solchen weiteren Analyse als Koordinaten für Wandlerstellen bei etwa 3/7, 4/9 und 5/13, was 24 mögliche Stellen von jeder Ecke ergibt und wobei Verdopplungen nicht berücksichtigt sind. Für beliebige spezielle Wandlereinrichtungen nutzt vorzugsweise jeder Ort für eine Wandlereinrichtung zwei verschiedene dieser proportionalen Koordinaten entlang Seiten verschiedener Länge, sei es für eine einzige Wandlereinrichtung oder jede von mehreren Wandlereinrichtungen (was für die Leistung und/oder Frequenzabdeckung vorteilhaft sein kann), wobei ferner vorzugsweise 3/7 und 4/9 kombiniert werden. Enge Annäherungen an diese proportionalen Koordinatenstellen ergaben sich zuerst aus der obigen fiktiven Konstruktion.
Interessanterweise finden diese gleichen proportionalen Koordinatenwerte vorzugsweise und in vorteilhafter Weise für eine Anordnung von Wandlereinrichtungen in irgendeinem Bauteil mit im wesentlichen rechtwinkliger Form Anwendung und sind für eine Schwingungsbiegewellenwirkung mit Resonanzmoden tauglich. Dies schließt konkret solche Bauteile ein, die die obigen Aspekte der Erfindung hinsichtlich ihrer Dimensionsproportionen und entsprechenden Isotropie/Anisotropie nicht vollkommen erfüllen und/oder eine "massive" Dämpfung aufweisen, d. h. eine Begrenzung einer Laufdistanz bei signifikanten oder beliebigen Energiepegeln von durch Wandlereinrichtungen induzierten Biegewellenschwingungen infolge von Verlusten in dem Material (den Materialien) des Bauteils selbst, die im Hinblick auf die Fläche oder irgendeine Abmessung dieses Bauteils zur Folge hat, daß nur eine niedrige oder keine Schwingungsbiegewellenenergie reflektiert wird, selbst wenn sie ein oder mehr Ränder des Bauteils erreicht, wo auch immer die Wandlereinrichtung in dieser Fläche angeordnet sein mag, folglich ohne merklichen Reflexionen von solchen Rändern. Während solche Bauteile nicht so effektiv wie Bauteile sind, die vorzugsweise wie in früheren Aspekten dieser Erfindung proportioniert sind, wird trotz allem das Potential, das sie für einen Betrieb als Lautsprecher haben, viel besser realisiert, indem die obigen die Abmessungen bestimmenden Kriterien auf eine Anordnung von Wandlereinrichtungen bezüglich einer oder mehr Ecken angewandt werden (oder fiktive Ecken, falls Enden einer oder mehrerer ihrer Diagonalen gekürzt sind), was somit zu einem minimalen Abstand von Seitenrändern solcher Bauteile von mindestens etwa 5/13 oder 38% ihrer Breiten- und Längenabmessungen führt. In der Praxis ergeben sich ziemlich überraschend verbesserte Ergebnisse hinsichtlich eines verständlichen akustischen Ausgangssignals, einschließlich in ziemlich marginalen und verlustbehafteten Materialien/Strukturen, zumindest im Vergleich mit einer im wesentlichen zentralen oder dem Rand benachbarten Befestigung von Wandlereinrichtungen. Später erwähnte Toleranzen finden bezüglich einer Wandleranordnung Anwendung und können anscheinend weiter gelockert werden, wobei Grenzen unvermeidlich materialabhängig und mögliche Materialien für eine vollständige Untersuchung bis dato zu zahlreich sind.
Die in diesen Betrachtungen entwickelten Kriterien zum Bestimmen zumindest minimaler Abstände von Rändern eines im wesentlichen rechtwinkligen Bauteils zum Anbringen von Wandlereinrichtungen liegen jenseits der Lehre des bekannten Stands der Technik, sogar bezüglich einer allein zufällig entstandenen.
Die hierin gelehrte Analyse führt nicht nur zu bevorzugten Orten für Wandlereinrichtungen, sondern allgemein auch zu einem weiteren Punkt/Aspekt von großem praktischen Wert, nämlich in bezug auf einen besonderen geeigneten Ort (Orte) für Wandlereinrichtungen der Fähigkeit, konkrete Orte zu identi fizieren, wo eine etwaige selektive Dämpfung angewandt werden sollte, um irgendeine spezielle unerwünschte Frequenz oder Frequenzen zu behandeln.
Hinsichtlich echter elliptischer Formen der Bauteile sind Hauptreihen von Resonanzmoden, die mit Haupt- und Nebenachsen verbunden sind, von elliptischer und hyperbolischer Natur, wie oben bemerkt wurde, und bevorzugte Orte für Wandlereinrichtungen liegen für das oben angeführte Verhältnis von Haupt/Nebenachse von 1,182 bei Koordinatenpositionen bezüglich der Mitte von etwa 0,43 und 0,20 entlang einer halben Hauptachse bzw. halben Nebenachse. Es sei besonders erwähnt, daß orthogonale Koordinaten nicht wirklich geeignet sind, und nur mit geeigneten, genauer gesagt elliptischen/zylindrischen Koordinaten ergeben sich Werte für Wandlerstellen, die für andere elliptische Formen, d. h. verschiedene Verhältnisse von Haupt/Nebenachsen allgemein verwendet werden, einschließlich wie sie sich aus einer Anwendung einer Anisotropie der Biegesteifigkeit für nicht ideale Verhältnisse von Haupt/Nebenachse (d. h. andere als 1,182) ergeben, und ermöglichen in jedem Fall über trigonometrische Beziehungen die Bildung kartesischer Äquivalente.
Was im wesentlichen rechtwinklige erfindungsgemäße Bauteile anbetrifft, kann eine präzisere Analyse oder ein genaueres Experiment mögliche kleine Einstellungen bestimmen, die von Vorteil sein können, auch andere Optionen für Stellen für Wandlereinrichtungen, einschließlich um koppelnde spezielle Resonanzmoden zu konzentrieren, obgleich der Wirkungsgrad des Betriebs in sehr hohem Maße damit zusammenhängt, daß jede Wandlereinrichtung mit so vielen Resonanzmoden wie praktisch durchführbar ohne nachteilige Effekte koppelt.
Es sei besonders erwähnt, daß die oben spezifizierten bevorzugten Stellen für Wandlereinrichtungen für die rechtwinkligen Bauteile gut außerhalb der Mitte, einschließlich außerhalb der Mittellinien für Breite und Länge, liegen und ferner ein wenig aus den Diagonalen verschoben sind, d. h. wirklich asymmetrisch sind. Bevorzugte Stellen für Wandlereinrichtungen mit im wesentlichen elliptischen Formen erfindungsgemäßer Bauteile liegen ebenfalls außerhalb der Mitte und außerhalb von Haupt- und Nebenachsen. Außerdem werden bevorzugte proportionale Koordinaten ungeachtet einer Isotropie/Ani sotropie von Biegesteifigkeiten direkt als kartesische Koordinaten für Seiten der im wesentlichen rechtwinkligen Bauteile und indirekt bezüglich zugrundeliegender elliptischer/zylindrischer Koordinaten für die im wesentlichen elliptischen Bauteile im wesentlichen beibehalten.
In der Tat ist ein Aspekt dieser Erfindung, daß bezeichnete Stellen für zumindest eine Wandlereinrichtung von dieser Art, d. h. wegen eines Koppelns an bevorzugten Stellen kombinierter Gegenknoten außermittig und für sowohl im wesentlichen rechtwinklige als auch im wesentlichen echte elliptische Formen erfindungsgemäßer Bauteile außeraxial, typischerweise um zwischen etwa 7% und etwa 12,5% der Länge und Breite von Mittellinien und um etwa 20% oder mehr der Hauptachsen- bzw. etwa 10% der Nebenachsenlänge außerdiagonal sind.
Für superelliptische Formen erhielten wir insofern intuitiv überraschende Ergebnisse, als bevorzugte Stellen für Wandlereinrichtungen denjenigen, die für Kreise als am besten festgestellt wurden, viel ähnlicher als für irgendeines von Rechtecken oder echten Ellipsen, speziell wie ein Ring von Möglichkeiten bei etwa 70% der Distanz von der Mitte bis zum Rand zu sein scheinen.
Was rechtwinklige Formen anbetrifft, ist es jedoch bemerkenswert und ein Aspekt der Erfindung, daß es nicht nur zahlreiche bevorzugte Stellen für Wandlereinrichtungen gibt, sondern diese an Stellen gut außerhalb der Haupt- und Nebenachsen oder Mittellinien liegen, wenn auch im allgemeinen eher so, d. h. von etwa 10% (Nebenachse einer echten Ellipse) bis etwa 35% (für eine Superellipse), vorzugsweise in einer vorgeschriebenen oder vorschreibbaren Weise.
Obgleich es komplizierte Formen gibt, für die bevorzugte Anordnungsstellen für Wandlereinrichtungen verschieden sein können, ist es ein Aspekt dieser Erfindung, zumindest für bevorzugte Ausführungsformen mit im wesentlichen einfachen Formen, solche möglichen Stellen individuell an asymmetrischen Stellen außerhalb von Achsen oder Linien zu haben, die Punkte maximaler/minimaler Abmessungen oder Richtungen von definierenden geometrischen Parametern verbinden, und die in einem oder mehr zusammenhängenden Sätzen vorliegen können, die an sich in einer zentralsymmetrischen oder anderweitig geordneten Anordnung als Gruppe für jeden Satz vorliegen. Man er kennt, daß die obigen relativ vorteilhaften Ergebnisse aus einer geometrischen Anordnung von Wandlereinrichtungen wie hierin für im wesentlichen rechtwinklige Formen eine allgemeine erfindungsgemäße Anwendung auf Paneelbauteile haben, die nicht wie hierin bevorzugt proportioniert etc. sind.
Bei Verwendung mit einer oder mehr Wandlereinrichtungen in Paneellautsprechern weisen die erfindungsgemäßen bevorzugten Bauteile, die über ihre ganzen Flächen, d. h. bis zu Randbegrenzungen wie oben, betriebsfähig sind, eine Biegewellenschwingung auf, die im wesentlichen über solche ganze Flächen von der Wandlereinrichtung zu den Randbegrenzungen gut verteilt sind. Außerdem muß die resultierende akustische Wirkung nicht gerichtet sein (wie in der obigen US 3 347 335 ), sie kann es aber, z. B. falls erwünscht oder erforderlich, für zumindest einen Teil einer solchen Abgabe von Lautsprechern sein. Diese Flächenausdehnung einer Biegewellenschwingung reduziert wahrgenommene abstandsabhängige Lautstärkeeffekte des Lautsprechers sehr und, wo nicht absichtlich mit einem Richtvermögen betriebsfähig, mit einer spürbar weitaus besseren Ausbreitung als ein typischerweise ziemlich schmaler und verengender Strahleffekt oberhalb niedrigster Frequenzen in Lautsprechern, die Konuselemente verwenden. Außerdem kann die resultierende Schwingungswirkung, außer für niedrigste Frequenzen, von sowohl der Vorder- als auch Rückseite des Bauteils verwendet werden, weil es wenig oder gar keine Gegenphasenprobleme gibt, die mit Lautsprechern mit Konuselementen verbunden sind.
WANDLEREINRICHTUNGEN
Zu Wandlereinrichtungen an sich zurückkehrend werden höchste Leistungen und beste Qualität einer Tonwiedergabe von Lautsprechern unter Verwendung von Antriebseinrichtungen mit Magneten und Spulen als vielmehr den piezoelektrischen Typen erreicht, die für eine niedrigere Leistung- und/oder Qualitätsausführung ausgezeichnet geeignet sind. Interessanterweise ist es im Prinzip unwesentlich, welcher der Spulen- oder Magnetteile sich bewegt, um eine Biegewellenwirkung zu übertragen, obgleich die Technik von Tauchspulentreibern (für Konuslautsprecher) so gut bekannt und entwickelt ist, daß verschiedene speziell nützliche/vorteilhafte neuartige Konstruk tionen, die weiter beschrieben und veranschaulicht werden sollen, innerhalb des natürlichen Zusammenhangs einer Entwicklung von Tauchspulentypen liegen. Eine detaillierte Untersuchung und Entwicklung zeigen einen besonderen Vorzug, der sich daraus ergibt, daß sichergestellt wird, daß Größen- und/oder Massenkriterien für die betreffenden beweglichen Teile erfüllt werden. Im Prinzip ist die maximale Größe davon abhängig, daß sie mit einer bevorzugten mechanischen Koppelung mit dem Bauteil, die zumindest in erster Linie resistiv bzw. ohmsch ist, und einem Erregen von Resonanzmoden mit höheren und niedrigeren Frequenzen nach Wunsch, besonders für eine Audio- bzw. Tonanwendung, vereinbar ist. Während Approximationen theoretische maximale Größen bei etwa 9%–10% der Abmessungen von Länge/Breite und/oder Haupt/Nebenachse für rechtwinklige und elliptische/superelliptische Formen des Bauteils gezeigt haben, d. h. bis zu etwa 1% einer wirksamen Querfläche, können diese zumindest durch fleckartige Wandler, wie z. B. piezoelektrische Wandler, um mindestens bis zu 2% (jeweils, falls mehrere vorhanden sind) überschritten werden. In der Praxis ist ein besonders nützliches Kriterium, daß es für irgendein bestimmtes Bauteil oder Paneel eine Größe gibt, bei der ein Frequenzabfall bewirkt wird, grundsätzlich weil sich entsprechende Wellenlängen in dem Paneel der der Wandlergröße ähnlichen Größenordnung annähern oder diese erreichen. Diese Faktoren müssen ferner zusammen mit Massenbetrachtungen für bewegliche Teile von Wandlereinrichtungen, einschließlich elektromagnetischer, berücksichtigt werden, für die eine realisierbare Richtschnur maximal bei dem etwa ein- bis zweifachen der Masse des Teils des Bauteils liegt, der für eine Lochbefestigung eines solchen aktiven beweglichen Teils entfernt oder durch dessen Oberflächenbefestigung bedeckt ist.
ANDERE STRUKTURFAKTOREN ETC.
Es ist möglich, daß Bedingungen an Rändern der Bauteile eine subfundamentale akustische Wirkung/Leistung gestatten, z. B. aus einer federnden/elastischen Schwingung bezüglich einer selbst getragenen Einrahmung oder einer anderen Randhalterung, sogar ein selektives Festklemmen, oder in einer gewissen Hinsicht gegen eine Randbedingung einer Bewegung von Auf/Ab-, Vorwärts/Rückwärts-, Seiten- und Verwindungsfrei heitsgraden wirken. Solche Komponenten können sich ferner aus einer Anbringung einer Wandlereinrichtung an den Bauteilen wegen einer Nachgiebigkeit etc. in oder von der Befestigung insbesondere für elektromagnetische Wandler vom Tauchspulentyp und einer Elastizität beim Anbringen ihres relativ stationären Magnetteils (Magnetteile) an dem Bauteil (und gegen das die Tauchspule schwingt) als vorteilhaft für Antworten bzw. Frequenzgänge bei niedrigeren Frequenzen ergeben. Ob solche subfundamentalen Effekte als Änderungen in effektiven Abmessungen oder als zusätzliche Kolbenwirkung vorliegen, ist für einen Beitrag (Beiträge) zur gesamten akustischen Wirkung/Reaktion unwesentlich.
Zu den Bauteilen an sich zurückkehrend, faßt man Anwendungen ins Auge, bei denen aus verschiedenen Gründen weniger als deren gesamte Querausdehnung für diese Erfindung verkörpernde Zwecke akustisch wirksam sein soll oder muß, z. B. bei denen das Bauteil insgesamt im wesentlichen zu groß bemessen ist oder nicht die Proportion hat für eine gewünschte oder brauchbare Einstellung durch eine Anisotropie der Biegesteifigkeit im Vergleich zur erwünschten oder annehmbaren effektiven akustischen Wirkung/Abgabe, zumindest als Lautsprecher. Für eine volle Anwendung der obigen Kriterien zum Proportionieren und zur Anordnung etc. kann es dann praktisch eine innere (engl. inboard) Definition einer solchen erwünschten etc, wirksamen Fläche geben, z. B. durch Schneiden am Rand einer solchen wirksamen Fläche und Anbringen beider Teile auf irgendeiner Trägerschicht oder einem Paneel, das die obigen erfindungsgemäßen Anforderungen gewöhnlich nicht erfüllen wird, oder partielles Schneiden oder partielle Verformung an einer solchen Begrenzung oder Rippenbildung oder Zusatzdämpfung oder ein versteifendes Material an oder außerhalb einer solchen Begrenzung etc.. Das Proportionieren und die Anordnung für Wandlereinrichtungen können natürlich dann wie oben für die innere wirksame Fläche anwendbar sein.
Wie später konkreter angegeben wird, können ein sehr weiter Bereich und eine Vielzahl von Materialien für die Bauteile in Ausführungsformen und Anwendungen dieser Erfindung verwendet werden. Als aktive Schallquellen oder Lautsprecher kann folglich der Größen- und/oder Qualitätsbereich von beeindruckenden Ergebnissen für z. B. Grußkarten etc. oder in Büchern etc., Notebook- oder Laptopcomputern, einer Audioanlage in Fahrzeugen etc., Deckenkacheln bzw. -platten etc. oder Wandpaneelen und öffentlichen Lautsprecheranlagen hoher Klarheit etc. bis zu allgemeinen Stereo- und Rundschallsystemen, Heimkino und einer Tonwiedergabe in Hifi-Qualität reichen, sogar bis zu großskaligen Anwendungen wie Kinoleinwänden und einer hohen Leistung für Außen- oder Stadienkonzerte einschließlich einer Verwendung mehrerer Module nebeneinander für größte Anwendungen. Ferner gibt es auch einen spezifischen Leitfaden zur Auswahl aus einer großen Vielfalt von Materialien, einschließlich für tatsächliche oder effektive Mehrlagenstrukturen, insbesondere für geeignet passende Häute oder Verkleidungsschichten und Kerne mit bevorzugten Sandwich-Strukturen, einschließlich bezüglich Kern-Scheranforderungen, die insbesondere Fortpflanzungsverluste für eine Biegewellenschwingung beeinflussen, so daß Scherwerte bis zu einem gewissen Maß von Größen der Bauteile für spezielle akustische Vorrichtungen abhängen können. Zumindest minimale strukturelle Anforderungen von Bauteilen für den obigen Bereich von Anwendungen reichen jedoch auch von einer niedrigeren bis höheren strukturellen Festigkeit/Integrität und/oder Biegesteifigkeit, typischerweise für eine niedrigere bis höhere Leistung zum Antreiben oder Erregen von Wandlereinrichtungen. Am unteren Teil eines solchen Bereichs kann eine Biegewellenausbreitung ziemlich verlustreich sein, selbst wenn einzelne Schichten statt ansonsten bevorzugte Sandwich-Strukturen verwendet werden. Toleranzen für die oben entwickelten Kriterien einer Proportionierung der Abmessungen und Wandleranordnung können für Hochleistungsbauteile ziemlich eng sein, z. B. bis etwa 3% Abweichung für ein Proportionieren und bis zu etwa 5% Abweichung für eine Wandleranordnung, aber viel höher, z. B. bis zu 5% und 10% oder mehr für Bauteile mit einem höheren Verlust bzw. einer niedrigeren Leistung.
Obgleich zusätzliche herkömmliche Niederfrequenzlautsprecher oder Tieftonlautsprecher mit erfindungsgemäßen Paneelelementen gut verwendet werden können und Kombinationen solcher Paneelelemente für höchste Qualität und breiteste behandelte Frequenzbereiche verwendet werden können, die sogar eine zusätzliche Kolbenwirkung für ein erfindungsgemäßes Paneel (einige erfindungsgemäße Paneele) kombinieren, ist es ein besonderes Merkmal, ein besonderer Aspekt und Vorteil von Ausführungsformen dieser Erfindung, daß ein bemerkenswert weiter Frequenzbereich mit einem einzigen Paneelelement behandelt werden kann, der von bis zu etwa 100 Hz, z. B. etwa 50 Hz, falls es groß und/oder mit einer Schallwand versehen ist, bis über 15 kHz, sogar 25 kHz und höher reicht. Die unteren Grenzen solcher Arbeitsfrequenzbereiche liegen oberhalb der niedrigsten Resonanzmodenfrequenzen. Zweifellos werden akustische Arbeitsbandbreiten oberhalb 4 kHz ohne weiteres erreicht.
In diesen Verbindungen, vielleicht besonders für Lautsprecher mit einem einzigen Bauteil oder Paneel, sind hinsichtlich Konstruktion etc. verschiedene Optionen verfügbar, einschließlich eines Festlegens der Koinzidenzfrequenz oberhalb oder unterhalb oder in der Mitte innerhalb oder an unteren oder hohen Enden tatsächlicher geeigneter Arbeitsfrequenzbereiche und eines Unterstützens beim Definieren dieser; und einer Verwendung einer elektronischen Schaltungsanordnung zum selektiven Einstellen relativer Werte elektrischer Eingangstonsignale, die in Schall etc. umgewandelt werden sollen, im allgemeinen einfacher als für bislang herkömmliche Lautsprecher mit Konuselementen, z. B. eine ohmsche-induktive Anwendung von nur etwa 3 db einer selektiven Variation und/oder kapazitiven Anhebung hoher Frequenzen. Dies wird natürlich nicht mit der Art von "Kasten"-Effekten zugehöriger Gehäuse und Schallwände verbunden sein. Obgleich eine Schallabgabe von der Rückseite als Lautsprecherpaneele verwendeter erfindungsgemäßer Bauteile keine inhärent gegenphasige Eigenschaft aufweist, die eine Eliminierung erfordert, können flache rückwärtige Absorptions/Schallwandvorkehrungen für Lautsprechereinheiten vorteilhaft sein, um direkt an festen/schallreflektierenden Oberflächen oder diesen eng benachbart angebracht zu werden.
Jede spezielle Konstruktion eines erfindungsgemäßen Bauteils zur Verwendung in einem Lautsprecher verlangt sich gegenseitig beeinflussende Entscheidungen, die gewöhnlich mit Kompromissen bezüglich physikalischer und Arbeitsparameter und Anforderungen verbunden sind. So tragen die Biegesteifigkeit (Biegesteifigkeiten) und Masse pro Einheitsfläche (durch die Quadratwurzel des Quotienten B/μ der erstgenannten und der letztgenannten) zusammen mit Abmessungen/Fläche zum Festlegen niedrigster wirklicher Biegewellenfrequenzen mit dem Young-Modul (E) und der Dicke von Häuten von Sandwich-Strukturen der Bauteile sowie dem Quadrat ihrer Kerndicke mit besonders relevanten Wirkungen auf die Biegewellensteifigkeit bei. Die Biegewellensteifigkeit(en) und die Masse pro Einheitsfläche tragen auch durch die Quadratwurzel des inversen μ/B des obigen Quotienten zusammen mit dem Verhältnis der Quadrate der Schallgeschwindigkeit in Luft und (durch Biegewellen) in den Bauteilen zum Festlegen der tatsächlichen Koinzidenzfrequenz bei, wobei ein Kern-Schermodul (G) und eine Kerndicke (d) zusammen mit der Masse pro Einheitsfläche (μ) zu dem Verhältnis beitragen, was von besonders großem Einfluß ist, da die tatsächliche Koinzidenzfrequenz immer größer ist, als sich aus einer viel einfacheren theoretischen Berechnung ergibt, bei der angenommen wird, daß keine Kern-Scherung für das Verhältnis berücksichtigt wird. Ein Verringern oder Erhöhen der Koinzidenzfrequenz kann durch Erhöhen oder Verringern des Verhältnisses erfolgen.
Der Kern-Schermodul (G) ist an sich ein bedeutender Konstruktionsfaktor, der ausreichen muß, um die Häute für eine erwünschte Biegewellenwirkung ausreichend steif auseinanderzuhalten. Relativ niedrigere und höhere Werte ergeben eine größere bzw. geringere Übertragung von durch die Wandlereinrichtung angewandter Energie eher in Kern-Scherwellen als erwünschten Hautbiegewellen. Solche Scherwellen strahlen keinen Schall ab, und ein akustisches Nettoergebnis niedrigerer Werte des Kern-Schermoduls ist, daß die effektiven schallabstrahlenden Flächen der Bauteile dazu neigen, mit der Frequenz abzunehmen, wenn auch noch wesentlich stärker als jede Parallele zu herkömmlichen Hochtonlautsprechern mit Konuselementen, die einer stark gerichteten Punktquelle ähneln. Der zugrundeliegende Effekt einer Scherung, die einen Abfall im Schwingungswirkungsgrad des Betriebs mit der Frequenz verursacht, kann mit Vorteil für piezoelektrische Wandlereinrichtungen verwendet werden, die besonders für Ausführungsformen von Karten oder Büchern, sogar einer Anschlagtafel geeignet sind, die typischerweise Größen der Größenordnung von etwa A5 bis etwa A4, sogar bis A1 aufweisen, wobei vorzugsweise die Koinzidenzfrequenz bis zu 20 kHz oder mehr beträgt und der Arbeitsfrequenzbereich von zwischen etwa 200 Hz und 350 Hz bis etwa 15 kHz reicht und die betreffenden zugehörigen niedrigsten Resonanzmoden bei etwa 100 Hz bis etwa 250 Hz liegen.
Hinsichtlich der Masse pro Einheitsfläche (μ) gibt es eine inverse Beziehung mit dem Wirkungsgrad irgendeines betreffenden Lautsprechers, wobei folglich ein allgemeiner Nutzen daraus gezogen wird, daß sie so niedrig wie möglich ist, d. h. im Einklang stehend mit Betriebszielen und resultierenden Anforderungen hinsichtlich anderer physikalischer Parameter, besonders eines zumindest vernünftig bzw. ziemlich hohen Verhältnisses von Steifigkeit zu Masse und eines spezifischen Moduls, was einen Kern-Schermodul (G) zusammen mit einem Verhältnis der Masse pro Einheitsfläche (μ) und der Kerndicke (d) betrifft, das zusammengesetzte laminierte Kernstrukturen mit Häuten für die erfindungsgemäßen Bauteile besonders geeignet macht.
Beim Verwenden dieser Faktoren für die praktische Konstruktion von Lautsprechern etc., d. h. unter Verwendung verfügbarer tatsächlicher Materialien und Werte ihrer relevanten Parameter, werden zufriedenstellende leichte Kernmaterialien im allgemeinen aus expandierten geschäumten Materialien aus synthetischem Kunststoff oder aus einer Wabenstruktur oder einer anderen Durchbruchsform (engl. open-work form) bestehen, die aus Schichtmaterialien hergestellt ist. Weitere Einzelheiten siehe später.
Solche Strukturen führen zu weiteren Faktoren, die Haut- und Kerneigenschaften betreffen, beide einzeln und in Verbindung miteinander und/oder mit der Größe und Masse aktiver Teile von Wandlereinrichtungen, einschließlich der Möglichkeiten weiterer Resonanzen, wie diejenigen, die z. B. durch eine Kernnachgiebigkeit zusammen mit Haut- und/oder Masse (Massen) von Wandlerteilen beeinflußt werden, konkret Resonanzen von Größe/Volumen von Kernzellen und/oder von einer nachgiebigen Kernkomprimierung/Erholung und/oder von Hautteilen, die über offenen Kernzellen liegen, möglicherweise mit winzigen trommelartigen zusätzlichen Schwingungseffekten etc. Solche weiteren Resonanzen können nützlich, d. h. positive Faktoren bei einer Auswahl/Spezifizierung von Materialien sein, indem sie zu einem tatsächlichen Arbeitsfrequenzbereich beitragen, ihn sogar ausdehnen, gewöhnlich am höheren Ende, wobei man typischerweise an 20 kHz oder darüber, genauer 19 kHz–22 kHz, herankommt. Falls diese weiteren Resonanzen für die Leistungsfähigkeit nicht nützlich, gar nachteilig wären, kann dies bei der Auswahl etc. von Materialien zur Vermeidung berücksichtigt werden.
Erwünschte oder tatsächlich erforderliche Größen und Formen sind offensichtliche Konstruktionsfaktoren und führen eine Anisotropie ein, bezüglich der es von Bedeutung sein kann, daß zumindest ein gewisser Teil einer verfügbaren Wabenstruktur verschiedene Schermodule in verschiedenen Richtungen aufweist, zweifellos aufweisen kann. Offensichtlich ergeben sich Möglichkeiten bezüglich eines Einbaus von erfindungsgemäßen Bauteilen in Verbundschichten oder Paneele und bezüglich eines Definierens wirksamer Flächen durch Verformung oder bezüglich eines zusätzlichen Definierens eines Materials, wie oben erwähnt wurde. Ein erwünschter Typ etc. einer Wandlereinrichtung, wobei sogar die Realisierbarkeit tatsächlich dessen Wahl erzwingt oder beschränkt, ist/sind eine weitere Schlüsselbetrachtung(en), einschließlich bezüglich einer Nachgiebigkeit einer Befestigung zumindest eines aktiven beweglichen Teils (Teile) davon an oder in erfindungsgemäßen Bauteilen, bezüglich einer normalen Forderung nach einer eher vorherrschend ohmschen als vielmehr reaktiven mechanischen Koppelung eines Wandlerteils (von Wandlerteilen) mit solchen Bauteilen, und bezüglich Erfordernissen der Ausgangsleistung, wobei folglich eine Eingangsleistung und durch ein bewegliches Teil (bewegliche Teile) der Wandlereinrichtung ausgeübte Kräfte wünschenswerterweise mit Knickcharakteristiken/dem Knick-Widerstand etc. von Kernmaterialien im Einklang stehen.
Aus dem obigen können im allgemeinen relevante Faktoren, einschließlich verfügbarer und erforderlicher Materialparameter, in Maßen angepaßt werden, die sich beim Erzielen des oben erwähnten bemerkenswert weiten Umfangs zufriedenstellender Lautsprecher und anderer akustischer Vorrichtungen ergeben, wobei der Umfang, um dies bezüglich verschiedener Materialparameter individuell und in Kombinationen zu tun, und die Notwendigkeit, gegensätzliche Effekte auszugleichen, nun selbstverständlich sind.
Die Verwendung der erfindungemäßen Bauteile mit zugeordneten Wandlereinrichtungen als Mikrophone ist natürlich mög lich. Es wird dann besonders bevorzugt, daß mehrere Wandlereinrichtungen verwendet werden, um vorzugsweise die bestmögliche Abtastung möglicher aktiver Resonanzmoden zu erhalten, z. B. wo es angemessen ist, mit Wandlereinrichtungen, von denen zumindest je eine an nach außen hin nacheinander verschiedenen bevorzugten Stellen angeordnet ist. Der umgekehrte oder inverse Vorgang im Vergleich zu erfindungsgemäßen Lautsprechern kann Signale erzeugen, die für eine verständliche Wiedergabe und/oder einfache sinnvolle Eingabe in Datenverarbeitungsmaschinen tauglich sind. Außerdem bietet die Fähigkeit zum Kombinieren durch zusätzliche Wandlereinrichtungen auf einem auch als Lautsprecher arbeitenden erfindungsgemäßen Bauteil Vorteile, wie sie ein Versehen oder eine weitere Kombination mit einem Mantel oder Gehäuse oder als solche Einrichtungen aufweist.
Ferner wurden hinsichtlich Wandlereinrichtungen zwei spezielle Typen, nämlich piezoelektrische und elektromagnetische mit speziellem Hinweis darauf erwähnt, was tatsächlich eine Fortsetzung einer lang eingeführten Praxis für Lautsprecher mit Konuselementen ist, indem Tauchspuleneinrichtungen befestigt/angeklebt sind, z. B. gegen eine Masse einer Magneteinrichtung wirkend, die ebenfalls durch das Bauteil getragen wird, mit einem oberflächlichen Hinweis auf eine alternative Verwendung einer beweglichen Magneteinrichtung für erfindungsgemäße Anregungszwecke. Die bedeutenden Unterschiede der Beschaffenheit einer mechanischen Koppelung erfindungsgemäßer paneelartiger Bauteile, die eher Biegewellen als eine kolbenartige Wirkung, um ein Konuselement hin und her zu bewegen, anregen, wurden ebenfalls angedeutet, wobei sie insbesondere zumindest eher von vorherrschend mechanisch ohmscher als reaktiver Natur und somit inhärent effizienter ist. Es trifft zu, daß leichte bewegliche Magnete und relativ schwere elektrische Spulen empfänglicher bzw. reaktiver und weniger effizient, aber trotzdem realisierbar wären. Entsprechende, sich ergebende Unterschiede zeigen sich in neuen Teilen und ihren wechselseitigen Beziehungen, einschließlich wegen der ihnen eigenen Tauglichkeit zum absichtlichen Anbringen stationärer und auch beweglicher Teile an erfindungsgemäßen Bauteilen, als vielmehr stationärer Magnetteile an festen Rahmen, obgleich dies für erfindungsgemäße Bauteile getan werden kann, falls es erwünscht oder bevorzugt oder sogar erforderlich ist, um eine zusätzliche Kolbenwirkung bei niedrigsten Frequenzen zu erhalten. Außerdem wurde festgestellt, daß ein radikal neuer Ansatz für einen zufriedenstellenden und vorteilhaften Betrieb besonders tauglich ist, nämlich mittels eines, wie wir es nennen, "Trägheits- bzw. Inertial"-Beitrags, um zumindest eine Biegewellenschwingung zu induzieren.
Zusätzlich zu Aspekten der Erfindung, die sich aus neuartigen Wandlerteilen, wechselseitigen Beziehungen von Teilen und deren Anbringung ergeben, ob bei und an Oberflächen oder in Mulden oder sogar Durchgangslöchern bei und an Seiten davon, betrifft ein anderer Aspekt von Wandlereinrichtungen dieser Erfindung eine Hinzufügung von mehr Masse zu einem betriebsfähig beweglichen Teil (beweglichen Teilen) von Wandlereinrichtungen, einschließlich wo eine solche Hinzufügung im wesentlichen in der Mitte solcher Teile geschieht, die tatsächlich an erfindungsgemäßen Bauteilen jenseits oder außerhalb einer solchen zusätzlichen Masse, z. B. am Umfang, vorzugsweise bei deren Rändern oder diesen benachbart an Rändern von Mulden oder Öffnungen oder diesen benachbart in erfindungsgemäßen Bauteilen angebracht sind, wobei die in solche Mulden oder Öffnungen bzw. Löcher vorstehende zusätzliche Masse, ferner vorzugsweise mit einem geeigneten Zwischenraum darin, besonders vorteilhaft an Häuten angebracht ist und sich in Kerne mit bevorzugten laminierten Sandwich-Strukturen für erfindungsgemäße Bauteile erstreckt.
KURZE BESCHREIBUNG VON ZEICHNUNGEN
Besondere Ausführungsformen der Vorrichtungen und Anwendungen werden nun ausführlicher sowohl beispielhaft als auch zu weiteren Aspekten der Erfindung der Vorrichtungen etc. führend mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Im allgemeinen wird auf platten- bzw. paneelartige Bauteile, die die obigen Konzepte und Aspekte dieser Erfindung hinsichtlich einer Flächenverteilung einer Biegewellenschwingung und zumindest effektiv zusammenhängende Grund- bzw. Eigenresonanzmoden verkörpern, verschiedentlich als "Resonatoren mit verteilten Moden" oder "Resonanzpaneele mit verteilten Moden" oder "Lautsprecher mit verteilen Moden" oder "DML" oder "Mehrmoden-Resonanzpaneel" verwiesen.
Der Ausdruck "in Resonanz treten bzw. schwingen" wird verwendet als ein beschreibender und semantisch genauer zweckmäßiger Kurzausdruck für eine solche erwünschte oder akzeptabel erreichbare flächenmäßig verteilte und geordnete mit einer Eigenresonanzmode zusammenhängende Biegewellenschwingung, was mit der positiven bzw. ausdrücklichen und absichtlichen Begünstigung einer solchen, auf einer Resonanz basierenden Schwingung gemäß Konstruktion verbunden ist, und ist nicht mit anderen Verwendungen dieses Wortes in anderen Verbindungen zu verwechseln, wo eine etwaige Schwingung als inhärent problematisch angesehen wird (und vielleicht sehr oft tatsächlich mit Ungenauigkeiten und/oder einer Abnutzung zusammenwirkender Teile in Zusammenhang gebracht wird!). In den Zeichnungen zeigt/zeigen:
1 eine Konturdarstellung eines Lautsprechers mit verteilten Moden;
2a einen partiellen Schnitt von 1 auf der Linie A-A;
2b einen vergrößerten Querschnitt durch einen Strahler mit verteilten Moden der in 2a gezeigten Art und zwei alternative Konstruktionen;
3a eine bevorzugte Anordnung(en) eines Wandlers für ein im wesentlichen rechtwinkliges Paneel;
3b und 3c das gleiche für im wesentlichen echte elliptische und superelliptische Paneele;
3d für ein zusammengesetztes geformtes Paneel;
4 einen Lautsprecher mit verteilten Moden;
5a eine perspektivische Darstellung eines anderen Lautsprechers mit verteilten Moden;
5b eine partielle Querschnittdarstellung des Lautsprechers von 5a;
6a eine perspektivische Darstellung eines anderen Lautsprechers mit verteilten Moden;
6b eine partielle Querschnittdarstellung des Lautsprechers von 6a;
7a eine Vorderansicht eines Lautsprechers mit verteilten Moden;
7b eine Seitendarstellung des Lautsprechers mit verteilten Moden von 7a;
7c eine Rückansicht des Lautsprechers von 7a;
8 einen Lautsprecher mit verteilten Moden;
9 eine Seitendarstellung im Schnitt eines ersten elektromagnetischen Wandlers;
10 eine Seitendarstellung im Schnitt eines zweiten elektromagnetischen Wandlers;
11a eine Seitendarstellung im Schnitt eines dritten elektromagnetischen Wandlers;
11b eine Seitendarstellung im Schnitt eines vierten elektromagnetischen Wandlers;
11c eine Seitendarstellung im Schnitt eines fünften elektromagnetischen Wandlers;
12 eine Seitendarstellung im Schnitt eines sechsten elektromagnetischen Wandlers;
13 einen ersten piezoelektrischen Wandler;
14 einen zweiten piezoelektrischen Wandler;
15 einen dritten piezoelektrischen Wandler;
16 einen weiteren elektromagnetischen Wandler;
17 einen anderen elektromagnetischen Wandler;
18 einen Lautsprecher mit verteilten Moden;
19 eine Anwendung von Antriebs/Erregungssignalen;
20 und 21 Variationen bzw. Abwandlungen;
22 ein Diagramm einer Ausführungsform einer Kombination von Lautsprecher und Mikrophon mit verteilten Moden;
23 einen Umriß eines Mikrophons mit verteilten Moden;
24 einen piezoelektrischen Wandler vom kristallinen Scheibentyp;
25a eine perspektivische Darstellung in Konturen eines Raums mit einer aufgehängten Decke;
25b eine Seitendarstellung im Schnitt eines Lautsprechers mit verteilten Moden in Form einer Deckenplatte;
27 eine perspektivische Konturdarstellung einer Bildschirmeinheit bzw. Sichtanzeigeeinheit;
28 eine partielle Schnittdarstellung durch den Lautsprecher von 27;
29 eine perspektivische Darstellung eines Laptopcomputers;
30 eine partielle Schnittdarstellung eines Details von 29;
31 eine perspektivische Darstellung eines ersten tragbaren CD-Abspielgeräts in einer Lagerstellung;
32 eine perspektivische Darstellung des Abspielgeräts von 31 in einer Gebrauchsstellung;
33 einen Ausschnitt eines Teils des Abspielgeräts der 31 und 32;
34 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines tragbaren CD-Abspielgeräts;
35 einen Ausschnitt eines Teils des Abspielgeräts von 34;
36 eine perspektivische Darstellung eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs;
37 eine partielle Schnittdarstellung eines Details von 36;
38 eine perspektivische Darstellung einer Autotür nach dem Stand der Technik;
39 eine perspektivische Darstellung einer Autotür;
40 eine partielle Schnittdarstellung eines Details von 39;
41 eine perspektivische Darstellung eines Automobils;
42 eine partielle Schnittdarstellung eines Details von 41;
43 eine perspektivische Darstellung einer Tastatur eines elektronischen Instruments;
44 eine Draufsicht der Unterseite von 43;
45 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Musikinstruments;
46 eine partielle Schnittdarstellung des Instruments der 43 und 44;
47 eine perspektivische Darstellung eines Verkaufsautomaten;
48 eine partielle Schnittdarstellung eines Details des Verkaufsautomaten von 47;
49 eine perspektivische Darstellung einer modifizierten Form eines Verkaufsautomaten;
50 eine perspektivische Darstellung einer ersten Flipchart bzw. Anschlagtafel;
51 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Anschlagtafel;
52 eine partielle Schnittdarstellung der in den 50 und 51 gezeigten Anschlagtafeln;
53 eine perspektivische Darstellung einer Verpackung;
54 eine perspektivische Konturdarstellung einer Ausführungsform einer Grußkarte dieser vorliegenden Erfindung;
55 eine perspektivische Darstellung eines Projektionsschirms;
56 eine partielle Darstellung eines Details des Schirms von 55;
57 eine Draufsicht eines Raums, der den Projektionsschirm von 55 enthält;
58 eine perspektivische Darstellung eines Lautsprecherpaneelbauteils mit Randschlitzen;
59a, b, c, d Diagramme, die Schaltungen für eine Eingangsbandbreitensteuerung betreffen;
60a, b, c, d Diagramme betreffend eine passive Entzerrung;
61a, b, c, gekrümmte streuende und fokussierende erfindungsgemäße Paneellautsprecher und deren Verwendung in einem Raum;
62 eine Draufsicht in Umrissen eines Heimkinosystems mit fünf Kanälen unter Verwendung einiger Paneellautsprecher;
63 eine Innendarstellung eines Raums in Umrissen mit einer Beschallung bzw. Abstimmung durch erfindungsgemäße passive Paneele;
64 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen passiven Paneels als Montagebasis für eine Audioeinheit;
65 eine perspektivische Darstellung erfindungsgemäßer passiver Paneele als Gehäuse für einen herkömmlichen Lautsprecher;
66a, b eine perspektivische und Ausschnittsdarstellung im Schnitt eines Klaviers mit einem erfindungsgemäßen passiven Paneel als Resonanzboden; und
67a, b eine Draufsicht in Konturen und eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung im Schnitt zum Herstellen von erfindungsgemäßen Lautsprechern.
Um eine Korrelation und ein Verständnis zu unterstützen, werden die Zeichnungen hindurch die gleichen Bezugszeichen für funktionsmäßig ähnliche Teile, insbesondere für Resonanzpaneele (2), Wandler (9), Randhalterahmen (1) und Zwischenstücke (3) etc, verwendet.
BESTE VERFAHREN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nach 1 der Zeichnungen weist ein paneelförmiger Lautsprecher (81) einen rechtwinkligen Rahmen (1) auf, der eine federnde Aufhängung (3) um seinen Innenumfang trägt, die ein schallabstrahlendes Paneel (2) mit verteilten Moden hält, das wie verschiedentlich oben entwickelt mit Struktur geschaffen und konfiguriert ist. Ein wie z. B. später mit Verweis auf die 9–17 beschriebener Wandler (9) ist ganz und ausschließlich auf oder in dem Paneel (2) an einer durch Abmessungen x und y definierten vorbestimmten Stelle angebracht. Die letztgenannten sind natürlich die proportionalen Seitenlängenkoordinaten (von einer beliebigen Ecke), wie oben angegeben. Eine Umwandlung in auf die Mitte bezogene Koordinaten könnte von allgemeinem Wert sein, z. B. wo Ecken des Paneelbauteils (2) zugeschnitten oder abgeschnitten oder gekürzt sind, siehe gestrichelt (2d) und oben, bezüglich einer Verbesserung einer akustischen Wirkung/Leistung. Alternativ dazu oder kombinierend und zusammenwirkend ist tatsächlich eine solche analoge Verbesserung durch Vorschreiben einer diagonalen Biegesteifigkeit ebenfalls schematisch angezeigt, siehe Pfeile (V, W).
Der Wandler (9) dient dazu, Biegewellen in dem Paneel auszusenden oder anzuregen, um es in Resonanz treten bzw. schwingen und ein akustisches Ausgangssignal abstrahlen zu lassen, und wird wie dargestellt durch einen durch Anschlußleitungen (28) mit dem Wandler verbundenen Signalverstärker (10), z. B. einen Tonfrequenzverstärker, angetrieben. Die Anforderungen an die Verstärkerlast und Leistung können herkömmlichen Lautsprechern von Konustyp ähnlich sein, wobei die Empfindlichkeit in der Größenordnung von 86–88 dB/Watt unter Raumbelastungsbedingungen liegt. Die Lastimpedanz des Verstärkers ist bei 6 Ohm im wesentlichen resistiv bzw. ohmsch, und die Leistungsaufnahme beträgt 20–80 Watt. Bestehen der Paneelkern und/oder die Häute aus Metall, können sie als eine Wärmeabführeinrichtung bzw. Wärmesenke für den Wandler dienen, genauer gesagt um von einer Schwingspule des Wandlers Wärme zu entfernen und somit die Leistungsaufnahme zu verbessern.
Die 2a und 2b sind typische partielle Querschnitte durch den Lautsprecher (81) von 1. 2a zeigt, daß der Rahmen (1), die Einfassung (3) und das Paneel (2) durch jeweilige verklebte Verbindungsstellen (20) miteinander verbunden sind. Geeignete Materialien für den Rahmen umfassen solche, wie sie bei einer Bildrahmung, z. B. aus stranggepreßtem Metall (z. B. eine Aluminiumlegierung) oder Kunststoff etc., verwendet werden. Geeignete Einfassungsmaterialien können obige Anforderungen erfüllen und federnde Materialien, wie z. B. Schaumgummi und Schaumkunststoffe, umfassen. Geeignete Klebstoffe für die Verbindungsstellen (20) schließen Epoxid-, Acryl- und Zyanoacrylat-Klebstoffe etc. ein.
2b veranschaulicht in einem vergrößerten Maßstab, daß das Paneel (2) ein steifes leichtes laminiertes sandwichartiges Paneel ist, das einen Kern (22) z. B. aus hartem Kunststoffschaum (97) oder einer zellularen Matrix (98) aufweist, wie z. B. eine Bienenwabenmatrix aus einer Metallfolie, Kunststoff oder dergleichen, wobei die Zellen quer zur Ebene des Paneels verlaufen und durch gegenüberliegende Häute (21) z. B. aus Papier, Pappe, Kunststoff oder einer Metallfolie oder Blech geschlossen sind.
Bestehen die Häute aus Kunststoff, können sie durch Fasern z. B. aus Kohlenstoff, Glas, Kevlar oder dergleichen in einer per se bekannten Art und Weise verstärkt werden, um ihre Zugeigenschaften zu verbessern. Ins Auge gefaßte Hautschichtmaterialien und Verstärkungen umfassen folglich Fasern aus Kohlenstoff, Glas, Kevlar(^®), Nomex(^®) oder Aramid etc. in verschiedenen Schichtungen und Geweben sowie Papier, geklebte Papierlaminate, Melamin und verschiedene synthetische Kunststoffilme mit hohem Modul, wie z. B. Mylar(^®), Kaptan(^®), Polykarbonat, Phenolharz bzw. Phenolverbindungen, Polyester oder verwandte Kunststoffe, und faserverstärkte Kunststoffe etc. und Blech oder eine Metallfolie. Eine Untersuchung der Vectra-Güte von flüssigkristallinen polymeren thermoplastischen Kunststoffen zeigt, daß sie für das Spritzgießen ultradünner Häute oder Hüllen geringerer Größe, z. B. bis zu einem Durchmesser von etwa 30 cm, nützlich sein können. Dieses Material bildet selbst verstärkende Streifen in der Spritzrichtung, einer bevorzugten Orientierung für eine gute Ausbreitung von Energie höherer Töne von dem Antriebspunkt zum Paneelumfang.
Es ist zweckmäßig, ferner auf eine oben erwähnte Vorgabe bzw. Vorschrift der Biegesteifigkeit hinzuweisen, die parallel zu Paaren von Seiten des Paneels (2), siehe andere Pfeile (C, D), oder unter irgendeinem (beliebigen) Winkel(n), entsprechend der Schichtung oder dem Gewebe oder einer gerichteten Verstärkung, siehe Pfeile (E, F), richtungsbezogen verschieden sein kann; und/oder durch mehrere übereinandergelegte Teilschichten mit ihrer Richtungsabhängigkeit unter geeigneten relativen Winkeln, siehe Pfeile (G, H), die unter 45 Grad symmetrisch dargestellt sind, obwohl sie bezüglich Winkel und Symmetrie anders liegen könnten. Eine Kernscherung kann ebenfalls einen Beitrag liefern, da sie in verfügbaren Materialien oft gerichtet bzw. richtungsbezogen verschieden ist.
Eine zusätzliche Formgebung für unbeschichtete bzw, einfache oder verstärkte Kunststoffe, gewöhnlich thermoplastische Materialien, würde gestatten, daß eine Werkzeugbestückung für die Formgebung Anordnungs- und Justierungsmerkmale, wie z. B. Rillen oder Ringe, für die genaue Anordnung von Wandlerteilen, z. B. die Erregungsspule und/oder Magnetaufhängung, trägt. Es kann vorteilhaft sein, zusätzlich zu einigen schwächeren Kernmaterialien die Hautdicke lokal z. B. um bis zu 15% des Wandlerdurchmessers zu erhöhen, um diese Fläche zu verstärken und eine eine Biegewellenschwingung induzierende Energie in vorteilhafter Weise in das Paneel zu koppeln. Der Hochfrequenzgang kann für einige Schaummaterialien durch dieses Mittel verbessert werden.
Ins Auge gefaßte Kernschichtmaterialien umfassen künstlich hergestellte Wabenkörper oder Riffelungen bzw. Wellungen einer Schicht oder Folie aus einer Aluminiumlegierung oder Kevlar(^®), Nomex(^®), unbeschichtete bzw. einfache oder verklebte Papiere und verschiedene synthetische Kunststoffilme sowie expandierten oder geschäumten Kunststoff oder Zellstoffmaterialien, sogar Aerogelmetalle, falls sie eine geeig net niedrige Dichte aufweisen. Einige geeignete Kernschichtmaterialien zeigen tatsächlich bei ihrer Herstellung eine brauchbare selbsttätige Hautbildung und/oder weisen ansonsten eine ausreichende inhärente Steifigkeit zur Verwendung ohne Schichtung bzw. Laminieren zwischen Hautschichten auf. Ein zellulares Kernmaterial hoher Güte ist unter dem Handelsnamen "Rohacell" bekannt, das als Strahlerpaneel geeignet sein kann und ohne Häute ist. Vom praktischen Standpunkt aus besteht das Ziel darin, für eine allgemeine Leichtigkeit und Steifigkeit zu sorgen, die für einen bestimmten Zweck geeignet sind, konkret einschließlich eines Optimierens von Beiträgen von Kern- und Hautschichten und Übergängen zwischen ihnen.
Mehrere der bevorzugten Formulierungen bzw. Ausgestaltungen für das Paneel verwenden Häute aus Metall und Metallegierungen oder alternativ dazu eine Kohlenstoffaserverstärkung. Diese beiden und auch die Verwendung einer Legierung Aerogel oder eines Wabenkerns aus Metall weisen beträchtliche Hochfrequenz-Abschirmeigenschaften auf, die in mehreren EMC-Anwendungen wichtig sind. Herkömmliche Lautsprecher vom Paneel- oder Konustyp weisen keine ihnen eigene Fähigkeit zur EMC-Abschirmung auf.
In der ausführlichen Einleitung zu dieser Beschreibung wurde hinsichtlich Materialparameter in bezug auf Sandwich-Strukturen, was Kerne und Häute anbetrifft, vieles gesagt. Außerdem ist heutzutage der Fortschritt in der Materialkunde bzw. Werkstofftechnik sehr schnell. Es ist jedoch sicher nützlich, auf der Basis von Materalien, die uns heutzutage zur Verfügung stehen, etwas über nützliche praktische Kriterien zu sagen, die wir hinsichtlich Anforderungen in bezug auf eine Materialauswahl entwickelt haben. Wir verwenden somit die folgenden Leitfäden:

(a) Der zellulare Kern weist einen Schermodul von mindestens etwa 10 Megapascal und einen Young-Modul von mindestens etwa 1 Gigapascal für die angeklebte Haut auf.
(b) Für Größen von Paneelbauteilen unterhalb etwa 0,1 Quadratmeter, niedrigste Biegewellenfrequenzen oberhalb etwa 100 Hz, eine Biegesteifigkeit, die unterhalb etwa 10 Newton-Meter liegen kann, einen Kern-Schermodul, der bis zu etwa 10 Megapascal oder weniger klein sein kann, und einen Young-Modul für Häute in dem Bereich von etwa 0,5 bis etwa 2,5 Gigapascal.
(c) Für Größen zwischen etwa 0,1 und etwa 0,3 Quadratmeter, niedrigste Biegewellenfrequenzen bis etwa 70 Hz hinab, eine Biegesteifigkeit zwischen etwa 5 und etwa 50 oder mehr Newton-Meter, einen Kern-Schermodul, der gewöhnlich von über 10 Megapascal, typischerweise etwa 15 Megapascal, bis etwa 80 oder mehr Megapascal reicht, und einen Young-Modul für Häute von mindestens etwa 2 Gigapascal bis etwa 70 oder mehr Gigapascal.
(d) Für Größen zwischen etwa 0,3 und etwa 1 Quadratmeter, eine niedrigste Biegewellenfrequenz bis etwa 50 Hz hinab, eine Biegesteifigkeit gewöhnlich oberhalb etwa 20 Newton-Meter, typischerweise etwa 50, bis etwa 500 oder mehr Newton-Meter, einen Kern-Schermodul, der gewöhnlich oberhalb etwa 10, typischerweise zwischen etwa 20 und etwa 90 Megapascal liegt, und einen Young-Modul für Häute von mindestens etwa 2 Gigapascal möglicherweise, bis mindestens etwa 70 Gigapascal.
(e) Für Größen oberhalb etwa 1, bis vielleicht 5 Quadratmeter oder mehr, eine niedrigste Biegewellenfrequenz, die etwa 25 bis 70 Hz niedrig sein kann, eine Biegesteifigkeit oberhalb etwa 25 Newton-Meter, einen Kern-Schermodul gewöhnlich über 30 Megapascal und einen Young-Modul für Häute von mindestens etwa 20 Gigapascal, der bis zu mindestens etwa 1000 Gigapascal reicht.
(f) Im allgemeinen eine Biegesteifigkeit zwischen Minima von etwa 0,1 bis etwa 1000 und Maxima von etwa 4 bis 3500 Newton-Meter, und eine Masse pro Einheitsfläche zwischen Minima von etwa 0,05 bis etwa 1,5 und Maxima von etwa 1 bis etwa 4 Kilogramm/Quadratmeter, je nach Größe/Anwendung.

Diese Leitfäden werden nach ausgiebigen Tests, Berechnungen und Untersuchungen etc. in gutem Glauben gegeben, sollen aber nicht übermäßig beschränkend sein. So hatten wir Erfolg mit Antriebs/Erregungsstrukturen mit einer Biegesteifigkeit in einer Höhe von 7,5 Newton-Meter, obgleich nicht so effizient, wie wir für speziell konstruierte Lautsprecher erwarten würden. Im Prinzip ist es schwierig, irgendeine absolute obere Grenze zu erkennen, obwohl eine notwendige Eingangsleistung sehr hoch und ein Wirkungsgrad ziemlich niedrig werden können; falls dies akzeptabel, gar bevorzugt wäre, z. B. zum Anpassen bestehender struktureller und Verkleidungsmaterialien, könnten wir jedoch so vorgehen. Der Fortschritt in der Werkstofftechnik scheint ebenfalls sicher Strukturen mit Kombinationen von Eigenschaften zu ermöglichen, die nicht vorhergesehen werden können, und unser eigenes Wissen kann nicht wirklich umfassend sein, nachdem es innerhalb ziemlich kurzer Zeit gesammelt wurde.
Außerdem weisen bevorzugte Formen piezoelektrischer Wandler und ferromagnetischer elektromagnetischer Wandler eine unwesentliche elektromagnetische Strahlung oder Streumagnetfelder auf. Herkömmliche Lautsprecher haben ein großes magnetisches Feld bis zu einer Entfernung von 1 Meter, es sei denn, daß spezielle Gegenmaßnahmen zur Kompensation getroffen werden.
Wo es wichtig ist, eine Abschirmung in irgendeiner Anwendung zu haben oder aufrechtzuerhalten, kann eine elektrische Verbindung zu den leitenden Teilen eines geeigneten DML-Paneels hergestellt werden, oder ein elektrisch leitender Schaum oder eine ähnliche Schnittstelle kann für die Randbefestigung verwendet werden.
Die Aufhängung (3) kann die Ränder des Paneels (2) dämpfen, um eine übermäßige Randbewegung des Paneels zu verhindern, ohne eine erwünschte Randschwingung im wesentlichen zu verhindern. Zusätzlich oder alternativ dazu kann eine weitere Dämpfung verwendet werden, wie z. B. Polster bzw. Flecke (engl. patches), die an ausgewählten Stellen an das Paneel geklebt sind, siehe gestrichelt bei 2P, um bestimmte Frequenzmoden beim Dämpfen einer übermäßigen Bewegung zu steuern und dabei zu helfen, eine Resonanz gleichmäßiger über das Paneel zu verteilen. Die Flecke können aus einem Material auf Bitumenbasis bestehen, wie es gewöhnlich in herkömmlichen Lautsprechergehäusen verwendet wird, oder können aus einem federnden oder steifen Polymerschichtmaterial bestehen. Einige Materialien, besonders Papier und Pappe, und einige Kerne können selbstdämpfend sein. wo es erwünscht ist, kann die Dämpfung im Aufbau der Paneele erhöht werden, indem eher federnd bzw. elastisch verfestigende als steif verfestigende Klebstoffe verwendet werden.
Die effektive selektive Dämpfung beinhaltet eine spezielle Anbringung an das Paneel, einschließlich seines Schichtma terials, von Einrichtungen, die permanent damit verbunden sind. Ränder und Ecken können für dominierende und weniger verteilbare Niederfrequenzschwingungsmoden von erfindungsgemäßen Paneelen besonders von Bedeutung sein. Eine Befestigung von Dämpfungseinrichtungen am Rand kann in nützlicher Weise zu einem Paneel führen, bei dem dessen Schichtmaterial ganz gerahmt ist, obwohl ihre Ecken oft relativ frei sein können, z. B. für eine erwünschte Ausdehnung auf einen Betrieb bei niedrigeren Frequenzen. Die Befestigung kann durch klebende oder selbstklebende Materialien erfolgen. Andere Formen einer nützlichen Dämpfung, insbesondere im Sinne feinerer Effekte und/oder mittlerer und höherer Frequenzen, können durch eine geeignete Masse oder Massen erfolgen, die an wirksamen mittleren lokalisierten Stellen der Fläche am Schichtmaterial befestigt sind.
Ein erfindungsgemäßes akustisches Paneel ist in der Tat bidirektional. Die Schallenergie von der Rückseite steht mit derjenigen von der Vorderseite in keiner starken Phasenbeziehung. Folglich besteht der Vorteil einer Gesamtsummierung akustischer Leistung im Raum, einer Schallenergie mit einer gleichmäßigen Frequenzverteilung, reduzierter Effekte reflektierender und stehender Wellen und der Vorteil einer guten Wiedergabe des natürlichen Raums und der natürlichen Atmosphäre in den wiedergegebenen Tonaufzeichnungen.
Während die Abstrahlung von Schall etc. von dem akustischen Paneel im wesentlichen ungerichtet ist, nimmt der Prozentanteil phasenbezogener Information außerhalb der Achse zu. Für einen verbesserten Fokus für das sogenannte Phantomstereobild verleiht die Anordnung der Lautsprecher wie Bilder, d. h. in der normalen Höhe einer stehenden Person, den Vorteil einer maßvollen außeraxialen Plazierung für den normal sitzenden Hörer, was den Stereoeffekt verbessert. Die dreieckige Links/Rechts-Geometrie bezüglich des Hörers liefert gleichfalls eine weitere Winkelkomponente. Somit kann eine gute Stereowirkung erhalten werden.
Im Vergleich zur Wiedergabe herkömmlicher Lautsprecher gibt es einen weiteren Vorteil für eine Gruppe von Hörern. Die intrinsisch verteilte bzw. gestreute Art einer Schallabstrahlung eines akustischen Paneels verleiht ihr ein Schallvolumen, das praktisch keine Effekte des invers-quadratischen Gesetzes für die Distanz für eine äquivalente Punktquelle aufweist. Folglich fördert das Intensitätsfeld für den Paneellautsprecher im Vergleich zu herkömmlichen Lautsprechern einen besseren Stereoeffekt für außerhalb der Mitte und schlecht plazierte Hörer. Dies verhält sich so, weil der außerhalb der Mitte plazierte Hörer nicht an dem doppelten Problem infolge der Nähe bzw. des Abstandes zum näher gelegenen Lautsprecher leidet, zunächst einmal der übermäßigen Zunahme in der Lautstärke von dem näher gelegenen Lautsprecher und dann der entsprechenden Abnahme in der Lautstärke von dem weiteren Lautsprecher, Bei herkömmlichen Lautsprechern neigt das Ohr dazu, am frühesten ankommende Töne zu favorisieren bzw. zu bevorzugen, so daß darauf geachtet werden sollte, daß kein Lautsprecherkanal am nächsten ist.
Während erfindungsgemäße akustische Paneelbauteile normalerweise einschließlich einer Einstellung bezüglich differentieller Biegesteifigkeiten so dimensioniert sind, um eine Anpassung mit einer resonanzmäßig äußeren wirksamen Fläche vorzunehmen, ist dies nicht wesentlich. Andere, in 2a und 2b gestrichelt angegebene Maßnahmen beinhalten ein partielles (22C) Schneiden in den Kern (22) durch eine Haut (21) oder Hinzufügen einer Dämpfung bzw. dämpfender oder versteifender Materialien/Bauteile (22S) als innere Einrahmung zumindest teilweise um die beabsichtigte wirksame Fläche, wodurch ein wenig der bevorzugten Größe für die betreffende Struktur eines Paneelbauteils reduziert wird.
Hinsichtlich 3 zeigt 3a bevorzugte Wandleranordnungen für ein im wesentlichen rechtwinkliges Paneelbauteil, wie oben angegeben, für ein isometrisches Seitenverhältnis von 1,34 : 1, nämlich an Kreuzungen "x" orthogonaler Koordinaten, genommen von 3/7, 4/9 und 5/13 der Seitenlängen von dessen Ecken, wobei andere Ecken so wie die für nur einen Quadranten dargestellte sind. In anderen Figuren sind die sechs Wandleranordnungen für jede Ecke auf einer Referenz wie dargestellt entweder individuell oder kollektiv einzubeziehen (aber individuell innerhalb jeder "Kollektion" bezüglich eines Zentrierens eines Wandlers dort zu verwenden).
3b zeigt eine bevorzugte Wandleranordnung, wie oben angegeben, für ein im wesentlichen wirkliches elliptisches Paneelbauteil mit einem Seitenverhältnis von 1,182 : 1, d. h. bei 0,43 und 0,20 der Haupt- und Nebenachse von der Mitte, wie sie aus elliptisch zylindrischen Koordinaten unter Verwendung der Gleichungen; x = h·cosh(u·um)·cos(v) y = h·sin(u·um)·sin(v)worin
um = q·tanh(a/b)mit konstanten Werten für u (0 ... 1) und v (0 ... π/2) bei (0,366, 0,239π) entwickelt wurde.
Die 3c und 3d zeigen gleichfalls im wesentlichen superelliptische und teilweise superelliptische/teilweise elliptische Paneelformen, jede mit den so wie oben angegeben bevorzugten Wandlerstellen, die aber nur in einer ungefähren Kontur dargestellt sind.
Bezüglich der 4 bis 6 zeigt 4 einen ersten paneelförmigen Lautsprecher (81) mit verteilten Moden von im allgemeinen der in den 1 und 2 gezeigten Art, in welchem der Rahmen (1) durch eine Schallwandplatte bzw. Schallwand (6) z. B. aus einer Faserplatte mittlerer Dichte mit einer rechtwinkligen Öffnung (82) ersetzt ist, in der ein Strahlerpaneel (2) mit verteilten Moden mit einer dazwischen angeordneten federnden Aufhängung (3) angebracht ist. Die Schallwand (6) kann bei niedrigen Frequenzen, und/oder falls sie sehr nahe an der Wand ist, nützlich sein bzw. helfen. Ein Wandler (9), wie für die 9–17 beschrieben, ist ganz und ausschließlich auf dem Paneel (2) angebracht, um das Paneel anzuregen, um es zur Erzeugung eines akustischen Ausgangssignals in Resonanz schwingen zu lassen.
Nach 5 weist der Lautsprecher ein flaches kastenartiges Gehäuse (8) mit einer Oberseite (148), einem Boden (149), gegenüberliegenden Seiten (150), einer Rückseite (151) und einer Vorderseite (152) auf. Die Vorderseite (152) des Gehäuses (8) besteht aus einem steifen leichten Strahlerpaneel (2) mit verteilten Moden der mit Verweis auf die 1 und 2 beschriebenen Art, das einen durch gegenüberliegende Häute (21) eingeschlossenen Kern (22) aufweist. Das Paneel (2) wird in dem Gehäuse (8) durch eine umgebende nachgiebige Aufhängung (17), z. B. einen Streifen aus Latexgummi, gehalten.
Ein Wandler (9) z. B. der für die 9–17 beschriebenen Arten ist ganz und ausschließlich auf der einwärts gewandten Seite des Paneels (2) an einer vorbestimmten Stelle wie oben diskutiert angebracht, um eine Biegewellenschwingung in dem Paneel anzuregen, um es zur Erzeugung eines akustischen Ausgangssignals in Resonanz schwingen zu lassen. Das Gehäuse (8) kann mit Öffnungen (109) z. B. in einer Seite (150) ausgebildet sein, um eine Baßleistung des Lautsprechers zu steigern, einschließlich einer gewissen kolbenartigen Wirkung, die durch eine Nachgiebigkeit einer Paneelbefestigung im Kasten zugelassen wird.
6 veranschaulicht einen weiteren Lautsprecher (81), der dem oben mit Verweis auf 5 beschriebenen im wesentlichen ähnlich ist. Der Lautsprecher weist ein kastenartiges Gehäuse (8) auf, das aus einem vorderen Kastenteil (52) besteht, der dafür ausgelegt ist, an einer Wand angebracht zu werden, und einem trennbaren rückwärtigen Kastenteil (110), der dafür ausgelegt ist, in eine Wand, z. B. eine Fachwerkwand, eingesetzt zu werden, um die schon flache sichtbare Tiefe des Lautsprechergehäuses weiter zu verringern. Die Vorderseite (51) des vorderen Kastens besteht aus einem steifen leichten Mehrmoden-Strahler (2) mit, wie bei 3, einem Kern (22), der durch gegenüberliegende Häute (21) eingeschlossen ist. Das Paneel (2) wird in dem Gehäuse (8) durch eine umgebende federnde Aufhängung (17), z. B. einen Latexgummistreifen, gehalten. Der Lautsprecher ist somit im wesentlichen von der mit Verweis auf die obigen 1 und 2 beschriebenen Art. Ein Wandler (9) z. B. der für die 9–17 beschriebenen Art ist ganz und ausschließlich auf der einwärts gewandten Seite des Paneels (2) an einer vorbestimmten Stelle wie oben diskutiert angebracht, um das Paneel anzuregen und im Biegewellenmodus schwingen zu lassen, um es zur Erzeugung eines akustischen Ausgangssignals in Resonanz schwingen zu lassen.
Solche Lautsprecher sind relativ einfach herzustellen und können so gefertigt werden, daß sie im Vergleich zu herkömmlichen Lautsprechern eine relativ flache Tiefe oder scheinbar flache Tiefe aufweisen und einen breiten Dispersions- bzw. Streuwinkel im Vergleich zu herkömmlichen Kolbenlautsprechern haben. Ist das Lautsprecherpaneel aus einer Metallfolie oder Blech hergestellt oder mit diesen verkleidet, kann der Lautsprecher so hergestellt werden, daß er gegen Hochfrequenzemissionen abgeschirmt ist.
Dementsprechend umfassen spezielle Vorrichtungsaspekte dieser Erfindung einen paneelförmigen Lautsprecher mit einem akustischen Resonanzstrahler mit mehreren Moden, eine Antriebseinrichtung, die an dem Strahler angebracht ist, um eine Mehrmodenresonanz in dem Strahler anzuregen, und eine Schallwand, die den Strahler umgibt und hält; für den eine federnde Aufhängung zwischen dem Strahler und der Einfassung angeordnet werden kann, typischerweise ein elastomeres Material wie z. B. Gummi, und schwammartig, z. B. geschäumter Gummi, sein kann; die Schallwand im wesentlichen Planar sein kann oder in Form eines Gehäuses, z. B. eines kastenartigen Gehäuses, vorliegen und aus irgendeinem geeigneten steifen Material, z. B. einer Faserplatte mittlerer Dichte, bestehen kann, und auch in ein Gehäuse in Form einer sogenannten "unendlichen Schallwand" und/oder mit Öffnungen ausgebildet sein kann; der Wandler ganz und ausschließlich auf dem Strahler angebracht sein kann; das Gehäuse einen hinteren Kastenteil aufweisen kann, der dafür gedacht ist, in einer Wandfläche oder einer ähnlichen Fläche versenkt zu werden, und einen vorderen Kastenteil, der dafür ausgelegt ist, aus der Wand oder dergleichen vorzustehen, und zwei solche Kastenteile physikalisch bzw. körperlich trennbar und dafür ausgelegt sein können, miteinander in erwünschter Weise verbunden zu werden.
7 zeigt einen am Boden befestigten paneelförmigen Lautsprecher (81), d. h. wie in den 1 und 2 allgemein dargestellt, als ein leichtes steifes rechtwinkliges schallabstrahlendes Paneel (2) mit verteilten Moden, das in oder an einer federnden Einfassung (3) angebracht ist, die wie dargestellt in einem rechtwinkligen Rahmen (1) auf einem Bodenständer (23) mit einem am Boden aufsitzenden Fuß (83) und einem senkrechten Stamm (84) mit vier im wesentlichen horizontalen Armen (85) gehalten wird, die an ihren Distalenden (86) mit den jeweiligen Ecken (87) des Rahmens (1) verbunden sind. Ein ausbalanciertes Paar Wandler (9) der in den 9–17 gezeigten Art ist an einem jeweiligen Ende auf dem Paneel (2) angebracht, wobei deren andere Enden ebenfalls auf Ansät zen (88) am Stamm (84) gehalten werden, um das Paneel anzutreiben.
Das Paar Wandler (9) befindet sich auf dem Paneel (2) wie oben an vorbestimmten Stellen. Diese Anordnung soll so arbeiten, daß sie das Paneel (2) bei niedrigen Frequenzen kolbenartig antreibt, indem sie gegen den Stamm (84) reagiert bzw. wirkt, der zusammen mit den Armen (85) als das Gestell einer herkömmlichen Lautsprecherantriebseinheit wirkt, aber eine Biegewellenschwingung in dem Paneel bei anderen als niedrigen Frequenzen einer kolbenartigen Wirkung aussendet/anregt, d. h. für eine entsprechende akustische Abgabe in Resonanz schwingt. Die Aufhängung (3) ist nachgiebig, d. h. wie die Rundeinfassung eines herkömmlichen kolbenartigen Lautsprecherkonustreibers. Solche paneelförmigen Lautsprecher sind relativ einfach herzustellen, und die Flachheit macht es einfach, sie einzubauen, und es gibt im Vergleich zu herkömmlichen Lautsprechern einen breiten Winkel akustischer Dispersion.
Dementsprechend umfassen spezielle Vorrichtungsaspekte dieser Erfindung einen paneelförmigen Lautsprecher als einen akustischen Resonanzstrahler mit verteilten Moden mit einem Umfang, einem Wandler, der an dem Strahler angebracht ist, um eine Resonanz mit verteilten Moden in dem Strahler anzuregen, und einem Rahmen, der den Strahler trägt, wobei der Wandler zwischen den Strahler und den Rahmen gekoppelt ist, um das Paneel in Schwingung zu versetzen, um es zur Erzeugung eines akustischen Ausgangssignals in Resonanz treten zu lassen, worin die Rahmeneinrichtung den Strahler an dessen Umfang, vorzugsweise für eine zusätzliche akustische Kolbenwirkung, zweckmäßigerweise mit einer federnden Aufhängungseinrichtung hält, die zwischen den Rahmen und den Strahlerumfang gekoppelt ist, und/oder der Rahmen einen Teil aufweist, der das Strahlerpaneel und/oder die federnde Aufhängung aus elastomerem Material umgibt. Daß der Wandler dafür gedacht ist, sowohl den Strahler in Resonanz schwingen zu lassen als auch den Strahler kolbenartig zu bewegen, ist ein besonderes erfinderisches Merkmal, wobei der Rahmen einen Bodenständer mit einem auf dem Boden aufsitzenden Teil, einen im wesentlichen senkrechten Teil, der von dem am Boden aufsitzenden Teil ausgeht, und mehrere, von dem senkrechten Teil ausgehende Arme aufweist, deren Distalenden die federnde Aufhängung tragen. Der Strahler kann eine beliebige vorzugsweise durch die Arme am Umfang gehaltene Form aufweisen, wobei zweckmäßigerweise der (die) Wandler(n) an dem senkrechten Teil des Rahmens oder diesem benachbart angebracht ist (sind).
8 zeigt eine andere Methode, kolbenartiges Verhalten und Resonanzverhalten mit verteilten Moden für einen Lautsprecher (81) zu kombinieren. Ein leichtes steifes Schallstrahlerpaneel (2) mit verteilten Moden, wie in den 1 und 2, bildet eine vordere Wand eines kastenartigen Gehäuses (8) mit Seiten (135) und einer Rückwand (12) z. B. aus einer Faserplatte mittlerer Dichte, die zusammen einen Hohlraum (155) definieren. Ein Paneel (51) aus einem akustischen Absorptionsmaterial ist in dem Hohlraum (155) vorgesehen, um stehende Wellen zu dämpfen. Das Strahlerpaneel (2) ist in dem Gehäuse (8) mittels einer nachgiebigen Aufhängung (7) angebracht, um z. B. die Rundeinfassung eines herkömmlichen kolbenartigen Konuslautsprechers nachzuahmen, und trägt einen Wandler (9) wie in den 9–17, der ganz und ausschließlich auf dem Paneel (2) an einer vorbestimmten Stelle wie oben beschrieben angebracht ist.
Der innere Hohlraum (155) des Gehäuses (8) ist mit einer Baßpumpe (11), d. h. mit dem Inneren eines kastenartigen Gehäuses (185), das eine Antriebseinheit (42) eines kolbenartigen Baßlautsprechers enthält, durch eine rohrartige Leitung (90) gekoppelt, wodurch Luftdruckwellen einer akustischen Frequenz im Baßbereich auf das Innere (155) des Gehäuses angewandt werden, um das Paneel (2) an seiner nachgiebigen Aufhängung (7) sich kolbenartig bewegen zu lassen, um ein akustisches Ausgangssignal niedriger Frequenz zu erzeugen. Außerdem wird durch den Wandler (9) bewirkt, daß das Paneel in Resonanz schwingt, um das Paneel ein akustisches Ausgangssignal bei höheren Frequenzen abstrahlen zu lassen. Ein Verstärker (10) ist vorgesehen, um ein akustisches Signal an die Baßpumpe (11) und an den Wandler (9) zu liefern, um den Lautsprecher anzutreiben.
Dementsprechend umfassen spezielle Vorrichtungsaspekte dieser Erfindung einen Lautsprecher mit einem Gehäuse, einem akustischen Strahler in dem Gehäuse, einer nachgiebigen Aufhängung, die den Strahler in dem Gehäuse für eine begrenzte kolbenartige Bewegung in bezug darauf befestigt, und Wandlereinrichtungen zum Antreiben des Strahlers, worin der Strahler ein paneelförmiger akustischer Strahler mit verteilten Moden ist, durch einen ersten Wandler, der ganz und ausschließlich auf dem Strahler angebracht ist, um den Strahler in Schwingung zu versetzen, um ihn in Resonanz treten zu lassen, und durch eine Einrichtung zum Variieren des Luftdrucks in dem Gehäuse, um zu veranlassen, daß sich der Strahler kolbenartig bewegt; wobei die den Luftdruck variierende Einrichtung eine Luftpumpe aufweisen kann, z. B. als ein zusätzliches Gehäuse, einen kolbenartigen Treiber, der in dem zusätzlichen Gehäuse angebracht ist, und eine Einrichtung, die die Innenräume der jeweiligen Gehäuse koppelt, so daß die durch eine Bewegung des kolbenartigen Treibers erzeugten Luftdruckwellen zu dem Gehäuse übertragen werden, und eine akustisch absorbierende Einrichtung, z. B. Watte, kann in dem Gehäuse und/oder in dem zusätzlichen Gehäuse vorgesehen sein.
Hinsichtlich der 9–11 zeigt 9 einen Tauchspulenwandler (9), der so angeordnet ist, daß er ganz innerhalb des Inneren eines steifen leichten Paneels (2) mit verteilten Moden mit einem auf beiden Seiten mit Häuten (21) verkleideten Kern (22) eingebettet ist, um Biegewellen in dem Paneel anzuregen/auszusenden. Der Wandler weist eine Spule (13) auf, die in einer Befestigung (16) z. B. aus Epoxidharz in einem Hohlraum (29) in dem Kern (22) des Paneels (2) eingebettet ist und eine zylindrische Spulenwickelform (18) umgibt, wobei die Spule (13) und die Wickelform (18) in dem Paneel (2) somit unbeweglich bzw. fest angebracht sind. In dem Teil des Hohlraums (29), der durch die Spulenwickelform (18) definiert wird, ist ein Magnetaufbau mit einem gegenüberliegenden Paar Magnete (15) angebracht, die durch ein polbildendes Bauteil (14) getrennt sind, wobei der Magnetaufbau an den Innenseiten der Häute (21) des Paneels (2) durch gegenüberliegende nachgiebige Aufhängungsglieder (19) aus gummiartigem Material, z. B. Schaumgummi, angebracht ist, die an den Magnetaufbau und an die Innenflächen der jeweiligen Häute (21) des Paneels angeklebt sind. Der Magnetaufbau (14, 15) ist somit konzentrisch zur Spule (13) angebracht und an seiner Aufhängung (19) axial bewegbar. Der Wandler (9) arbeitet, um Biegewellen in dem Paneel (2) durch Schwingen auszusen den/anzuregen, um infolge einer relativen axialen Bewegung zwischen dem Magnetaufbau und der Spule eine lokale federnde Verformung des Paneels zu bewirken. Der Antriebs/Erregungseffekt wird durch Erhöhen der Masse des Magnetaufbaus gesteigert. Da die Masse des Magnetaufbaus im Vergleich zu derjenigen des Paneels relativ groß ist, neigt im Betrieb zumindest bei hohen Frequenzen die Trägheit des Magnetaufbaus dazu, den Magnetaufbau stationär zu halten und das Paneel in bezug darauf in Schwingung zu versetzen.
10 zeigt einen Tauchspulenwandler (9), der dem in 9 gezeigten ähnlich und so angeordnet ist, daß er ganz innerhalb des Innenraums eines steifen leichten Strahlerpaneels (2) mit verteilten Moden mit einem mit Häuten (21) verkleideten Kern (22) eingebettet ist, um Biegewellen in das Paneel auszusenden. Der Wandler (9) ist als ein modularer Aufbau geschaffen, um dessen Montage in ein Paneel (2) zu erleichtern, Wie dargestellt ist ist das Paneel (2) mit einem geeigneten Hohlraum (120) ausgebildet, um den Wandler (9) aufzunehmen. Der Wandler weist eine Spule (13) auf, die an der Innenwand einer zylindrischen Spulenwickelform (18) z. B. durch Einbetten bzw. Vergießen (20) mit einem festen Klebstoff befestigt ist, wobei die Wickelform (18) das äußere Gehäuse des Wandlers bildet und an ihren gegenüberliegenden axialen Enden durch leichte Endkappen (119) geschlossen ist, die an der Spulenwickelform in irgendeiner gewünschten Weise, z. B. mittels Klebeverbindungen (220), fest angebracht sind. Der Aufbau ist so angeordnet, daß er in dem Wandlerhohlraum (120) in einem Paneel (2) mit verteilten Moden durch eine Bewegung in Richtung eines Pfeils "A" wie angegeben untergebracht ist. Der Wandler ist in dem Hohlraum durch einen Klebstoff befestigt. In dem durch die Spulenwickelform (18) definierten Hohlraum (29) ist ein Magnetaufbau mit einem gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzt gerichteten Paar Magnete (15) angebracht, die durch ein polbildendes Bauteil (14) getrennt sind, wobei der Magnetaufbau an den Endkappen (119) der Spulenwickelform (18) durch gegenüberliegende nachgiebige Aufhängungsglieder (19) aus gummiartigem Material, z. B. Schaumgummi, befestigt ist, die an den Magnetaufbau und an die Innenflächen der jeweiligen Endkappen angeklebt sind. Der Magnetaufbau (14, 15) ist somit konzentrisch zur Spule (13) angebracht und an seiner Aufhängung (19) axial bewegbar. Der Wandler (9) arbeitet, um durch Schwingen Biegewellen in dem Paneel (2) auszusenden/anzuregen, um eine lokale federnde Verformung des Paneels in der gleichen Weise wie oben mit Verweis auf die Ausführungsform von 9 beschrieben zu bewirken.
Der Wandler (9) von 10 ist als eine Vorrichtung mit niedrigem Profil gedacht, die im wesentlichen innerhalb der Dicke eines Paneels (2) mit verteilten Moden versenkt werden kann. Der Wandler weist eine zylindrische Spulenwickelform (18) auf, die dafür ausgelegt ist, z. B. durch Klebstoff in einer entsprechenden Öffnung (29) in dem Paneel (2) befestigt zu werden. Eine Spule (13) ist an der Innenseite der Wickelform (18) z. B. mit Hilfe eines Klebstoffs befestigt. Die gegenüberliegenden axialen Enden der Wickelform (18) sind durch scheibenartige nachgiebige Aufhängungsglieder (19) z. B. aus Gummi oder dergleichen geschlossen, von denen jedes mit einer ringförmigen Wellung (136) nahe seinem Umfang so ausgebildet ist, daß eine Rundeinfassung ähnlich derjenigen geschaffen ist, die in Antriebseinheiten herkömmlicher kolbenartiger Konuslautsprecher verwendet wird. Die Ränder bzw. Umfänge der Glieder (59) sind an den axialen Enden der Spulenwickelform (18) z. B. durch Festklemmen mit Hilfe eines Klebstoffs oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise befestigt. Die mittleren Teile der Glieder (59), die durch die ringförmigen Wellungen (136) definiert sind, tragen zwischen ihnen einen Magnetaufbau mit einem gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzt gerichteten Paar Magnete (15), die ein Polstück (14) sandwichartig aufnehmen. Die Außenseiten der Magnete (15) sind an die mittleren Teile der Glieder (59) geklebt oder auf andere Weise daran befestigt, wodurch der Magnetaufbau (14, 15) bezüglich der Spule (13) konzentrisch angeordnet und zu einer beschränkten axialen Bewegung in bezug darauf imstande ist. Der Magnetaufbau ist durch scheibenartige Abschirmungen (121) abgeschirmt, die an auf dem Paneel (2) gehaltenen ringförmigen federnden Bauteilen (17) angebracht sind, um das Streumagnetfeld zu verhindern oder zu begrenzen, das das Paneel dem Wandler benachbart umgibt.
Die Wandleranordnung (9) von 11a weist komplementäre Gegentakttreiber auf, die auf gegenüberliegenden Seiten des Paneels (2) angeordnet sind, um Biegewellen in einen steifen leichten Strahler (2) mit verteilten Moden mit einem durch gegenüberliegende Häute (21) eingeschlossenen Kern (22) auszusenden, um das Paneel in Resonanz schwingen zu lassen. Die Spulen (13) sind z. B. durch einen Klebstoff an der Außenseite einer Spulenwickelform (18) fest angebracht, um einen Schwingspulenaufbau zu bilden, der z. B. durch eine Epoxid-Klebeverbindung (16) mit der Haut (21) gegenüberliegender Oberflächen des Strahlerpaneels (2) fest verbunden ist. Magnete (15) sind durch Paare von Polen (14) eingeschlossen, von denen einer scheibenartig und mit seinem Umfang nahe dem Inneren jeder Spulenwickelform (18) angeordnet ist und der andere davon einen Umfangsflansch (162) aufweist, der so angeordnet ist, daß er die Spule (13) umgibt. Ein Befestigungsbauteil (93), das eine im wesentlichen zylindrische Form hat, ist so angeordnet, daß es durch eine Öffnung (29) in dem Paneel (2) ungehindert durchgeht. Das Befestigungsbauteil (93) weist gegenüberliegende, im wesentlichen komplementäre Teile auf, die jeweils mit einem Kopf (95) ausgebildet sind, die an den axialen äußersten Enden des jeweiligen Paars Wandler (9) festgeklemmt sind, um die Treiber miteinander zu koppeln. Die komplementären Teile des Befestigungsbauteils (93) sind durch komplementäre Schraubgewindeteile (160, 161) aneinander befestigt. Das Befestigungsbauteil kann aus irgendeinem geeigneten Material, z. B. Kunststoff oder Metall, bestehen. Die Wandleranordnung (9) von 11a ist der Öffnung (29) benachbart an dem Paneel (2) nicht fest bzw. unbeweglich festgeklemmt, sondern ist statt dessen mit dem Paneel über federnde Polster (17) z. B. aus Schaumgummi, die nahe der Paneelöffnung (29) angeordnet sind, auf ungefähr die gleiche Weise gekoppelt, wie mit Verweis auf die 3 und 4 gezeigt ist, wodurch der Wandler arbeitet, um durch Trägheits- bzw. Inertialeffekte infolge der kombinierten Masse der jeweiligen Treiber Biegewellen in das Paneel auszusenden.
Der Wandler (9) von 11b ist im allgemeinen dem von 11a ähnlich, ist aber zur Anbringung an nur einer Seite eines Paneels (2) gedacht. Der Magnetaufbau (14, 15) ist somit an der Oberfläche des Paneels (2) mittels einer federnden Aufhängung (17) z. B. aus Gummi befestigt, die am Umfang des Flansches (162) der äußeren Polstücke (14) angebracht ist.
11c zeigt einen Wandler (9) der Art, die in 11b gezeigt und für eine einfache Anbringung an einer Paneeloberfläche bestimmt ist. Der Wandler (9) ist somit durch die Wikkelform (18) und die federnde Aufhängung (17) an einem dünnen Substrat (147) befestigt, das mit einer selbstklebenden Außenschicht geschaffen ist, wodurch der Wandler in der richtigen Lage angebracht werden kann.
Spezielle Vorrichtungsaspekte dieser Erfindung umfassen dementsprechend einen Trägheits- bzw. Inertial-Schwingungswandler mit einem Schwingspulenaufbau mit einem rohrförmigen Bauteil und einer an dem rohrförmigen Bauteil fest angebrachten Spule, einem Magnetaufbau, der innerhalb der Schwingspule konzentrisch angeordnet ist, und einer federnden Einrichtung, die den Magnetaufbau für eine axiale Bewegung in bezug auf die Schwingspule hält, wobei die Schwingspule dafür ausgelegt ist, an einem Strahler fest bzw. unbeweglich angebracht zu werden; worin die federnde Einrichtung gegenüberliegende elastomere Bauteile aufweisen kann, die axialen Enden der Schwingspule durch Kappen geschlossen sein können, und die federnde Einrichtung an den Kappen angebracht sein kann, die Spule an der Innenseite des rohrförmigen Bauteils angebracht sein kann, um den Schwingspulenaufbau zu bilden, und/oder für eine Aufnahme in einem entsprechend geformten Hohlraum in dem Strahler angepaßt sein kann, die Kappen die federnde Einrichtung aufweisen können, genauer gesagt jede eine ringförmige nachgiebige Rundeinfassung aufweist, und magnetische Abschirmungen über den Kappen angeordnet sein können, um Streumagnetfelder zu reduzieren. Der Schwingspulenaufbau kann ferner dafür ausgelegt sein, an einer Seite des Strahlers fest angebracht zu werden, und/oder der Magnetaufbau kann gegenüberliegende, im wesentlichen scheibenartige Polstücke aufweisen, von denen der Umfang eines Polstücks innerhalb des Schwingspulenaufbaus und diesem benachbart angeordnet ist, der Umfang des anderen dieser Polstücke mit einem Flansch ausgebildet ist, der so angeordnet ist, daß er dem Schwingspulenaufbau benachbart liegt und diesen umgibt, und/oder das federnde Bauteil zwischen einem der Polstücke und einer Seite des Strahlers sandwichartig angeordnet sein kann und/oder der Wandler komplementäre Magnetanordnungen und Schwingspulenanordnungen auf gegenüberliegenden Seiten des Strahlers aufwei sen kann, und eine Einrichtung, die die Magnetanordnungen für einen Gegentaktbetrieb (Ziehen und Drücken) miteinander verbindet. Ein anderer erfinderischer Aspekt ist ein Lautsprecher mit einem Trägheits- bzw. Inertial-Wandler, wie angegeben und/oder oben beschrieben ist, und ein Lautsprecher mit einem akustischen Strahler mit verteilten Moden und dem Wandler, der so gekoppelt ist, daß er den Strahler in Schwingung versetzt, um ihn in Resonanz treten zu lassen.
13 zeigt einen piezoelektrischen Wandler (9), in dem eine kristalline scheibenartige Piezo-Biegevorrichtung (27) in ihrer Mitte an einem Ende eines leichten steifen zylindrischen Blocks (93) aus hartem Schaumkunststoff angebracht ist, der in einer Öffnung (20) in einem Strahlerpaneel (2) mit verteilten Moden z. B. durch Klebstoff unbeweglich bzw. fest angebracht ist, wobei das eine Ende des Blocks (28) von der Seite des Paneels (2) so vorsteht, daß der Umfang (31) der Biegevorrichtung (27) einer Seite des Paneels (2) benachbart frei aufgehängt ist. Ein Ringwulst (25) aus Kunststoff, z. B. mit Mineralien versetztem Polyvinylchlorid, ist am Umfang der Piezo-Biegevorrichtung (27) fest angebracht, um dem freien Umfang der Piezo-Biegevorrichtung Masse hinzuzufügen. Wenn der Wandler mit einem akustischen Signal erregt wird, schwingt somit die Piezo-Biegevorrichtung (27) und sendet infolge ihrer Masse Biegewellen in das Paneel (2) aus, um das Paneel in Resonanz schwingen und ein akustisches Ausgangssignal erzeugen und abstrahlen zu lassen. Der Wandler (9) kann durch ein gewölbtes Gehäuse (26) bedeckt sein, das an dem Paneel (2) befestigt ist, um den Wandler zu schützen.
Der piezoelektrische Wandler (9) von 14 hat eine scheibenartige Piezo-Biegevorrichtung (27), die durch ihren Umfang (31) an der Oberfläche eines Paneels (2) z. B. mit Hilfe eines Klebstoffs fest angebracht ist, wobei der zentrale Teil der Biegevorrichtung (27) über einem Hohlraum (29) in dem Paneel (2) so frei aufgehängt ist, daß nur der Umfang (31) der Biegevorrichtung (27) mit dem Paneel in Kontakt steht. Eine Masse (25) z. B. aus Kunststoffmaterial ist an der Mitte der Biegevorrichtung (27) mit einem dazwischen angeordneten Dämpfungskissen (30) aus einem elastischen bzw. federnden Material, z. B. aus einem elastischen Polymer, befestigt. Ein auf die Piezo-Biegevorrichtung angewandtes aku stisches Signal wird die Biegevorrichtung schwingen und somit Biegewellen in das Paneel aussenden lassen. Der Antriebseffekt des Wandlers wird durch Belasten des Treibers (27) mit der Masse (25), um dessen Trägheit zu erhöhen, gesteigert.
Die Wandleranordnung (9) von 15 ist derjenigen von 14 ähnlich, außer daß in dieser Ausführungsform ein Paar Piezo-Biegevorrichtungen (27) auf gegenüberliegenden Seiten eines Hohlraums (29) durch ein Paneel (2) angebracht ist, um im Gegentaktmodus (Ziehen und Drücken) zu arbeiten. In dieser Anordnung sind die Mitten beider Biegevorrichtungen (27) durch eine gemeinsame Masse (25) mit zwischen jeder Biegevorrichtung (27) und der Masse (25) angeordneten federnden Dämpfungskissen (30) verbunden. Solche Wandler sind relativ einfach im Aufbau und wirkungsvoll im Gebrauch.
Ein spezieller Vorrichtungsaspekt dieser Erfindung umfaßt entsprechend einen Inertial-Schwingungswandler mit einer plattenartigen piezoelektrischen Biegevorrichtung und einer Einrichtung, die dafür ausgelegt ist, die Biegevorrichtung auf einem in Schwingung zu versetzenden Bauteil anzubringen, wobei die Anordnung derart ist, daß ein wesentlicher Teil der Biegevorrichtung von dem Bauteil für eine Bewegung in bezug darauf beabstandet ist; worin eine Masse an dem wesentlichen Teil der Biegevorrichtung befestigt werden kann, die eine kristalline z. B. scheibenartige Form haben kann, die Befestigungseinrichtung zentral davon angeordnet sein kann, und die Masse an dem Umfang der Biegevorrichtung befestigt sein kann. Alternativ dazu kann der Umfangsrand der scheibenartigen Biegevorrichtung an dem Bauteil befestigt sein, und die Masse kann in der Mitte der Biegevorrichtung angebracht sein. Ein federndes Bauteil kann verwendet werden, um die Masse an der Biegevorrichtung anzubringen, und Biegevorrichtungen wie beschrieben können an gegenüberliegenden Seiten des in Form von Biegewellen in Schwingung zu versetzenden Bauteils angebracht und durch eine gemeinsame Masse miteinander gekoppelt werden, um im Gegentaktmodus zu arbeiten. Nach einem anderen erfinderischen Aspekt weist ein Lautsprecher einen akustischen Strahler mit verteilten Moden mit einem Wandler wie oben beschrieben auf, der so gekoppelt ist, daß er den Strahler in einem Biegewellenmodus in Schwingung versetzt/anregt.
Wendet man sich den 16 und 17 zu, zeigt 16 einen Wandler (9) zum Erregen/Aussenden von Biegewellen in einem steifen leichten Strahlerpaneel (2) mit verteilten Moden, wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, mit einem durch gegenüberliegende Häute (21) eingeschlossenen Kern (22), um das Paneel in Resonanz schwingen zu lassen. Der Wandler weist eine Spule (13) auf, die z. B. durch einen Klebstoff an der Außenseite einer Spulenwickelform (18) fest angebracht ist, die an eine Oberflächenhaut (21) des Strahlerpaneels (2) z. B. durch eine Epoxid-Klebeverbindung (16) fest angeklebt ist. Ein Magnet (15) ist durch ein Paar Pole (14) eingeschlossen, von denen einer scheibenartig und mit seinem Umfang nahe dem Inneren der Spulenwickelform (18) angeordnet ist und der andere davon einen Umfangsflansch (90) aufweist, der so angeordnet ist, daß er die Spule (13) umgibt. Der den Magnet (15) und die Pole (14) enthaltende Magnetaufbau ist auf dem Paneel (2) durch eine Befestigung (93) z. B. aus Metall oder hartem Kunststoff angebracht, die durch einen Hohlraum (29) durchgeht, der sich durch das Paneel (2) erstreckt. Die Befestigung (93) weist ein komplementäres Paar Gewindebauteile (91, 92) auf, die jeweils Köpfe (95) aufweisen, von denen einer der Köpfe gegen eine Außenseite des Wandlers (9) und der andere gegen eine Seite des Paneels (2) auf der Seite des Paneels drückt, die derjenigen gegenüberliegt, auf der der Wandler angebracht ist. Zwischen dem Wandler (9) und dem Paneel (2) ist ein Abstandshalter (127) eingeschlossen, um den Wandler von dem Paneel zu trennen bzw. zu beabstanden. Dieser Wandler (9) arbeitet, indem er das Paneel zwischen der Befestigung (93) und der Wickelform (18) lokal federnd biegt, wenn ein akustisches Signal an den Wandler angelegt wird, um Biegewellen in dem Paneel auszusenden/anzuregen, um es in Resonanz schwingen zu lassen.
Die Wandleranordnung (9) von 17 ist der in 16 beschriebenen ähnlich, außer daß der Wandler komplementäre Gegentakttreiber (Ziehen und Drücken) der in 16 gezeigten Art aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten des Paneels angeordnet sind. Ein Befestigungsbauteil (93) ist so angeordnet, daß es durch eine Öffnung (29) in dem Paneel (2) durchgeht, um die beiden Wandler miteinander zu verbinden und am Paneel zu befestigen. Das Befestigungsbauteil (93) weist gegenüberliegende, im wesentlichen komplementäre Teile auf, die jeweils mit einem Kopf (95) ausgebildet sind, die gegen die axialen äußersten Enden des jeweiligen Paars Wandler (9) festgeklemmt sind, um die Treiber miteinander zu koppeln. Die komplementären Teile des Befestigungsbauteils (93) sind durch komplementäre Schraubgewindeteile (94, 96) verbunden. Das Befestigungsbauteil kann aus irgendeinem geeigneten Material, z. B. Kunststoff oder Metall, bestehen. In diesem Fall ist die Wandlervorrichtung (9) durch zwischen dem Paneel und den Polen (14) der Öffnung (29) benachbart angeordnete steife Polster (19), z. B. aus hartem Kunststoff, an dem Paneel (2) festgeklemmt, wodurch der Wandler so arbeitet, daß er durch lokales federndes Biegen des Paneels zwischen den Polstern und der Spulenwickelform (18) Biegewellen in das Paneel aussendet.
Spezielle Vorrichtungsaspekte dieser Erfindung umfassen dementsprechend einen Schwingungswandler, um ein Bauteil in Schwingung zu versetzen, wie z. B. ein Induzieren einer Biegewellenwirkung in dem erfindungsgemäßen Bauteil, mit einer Seite, worin ein Schwingspulenaufbau eine an einem rohrförmigen Bauteil fest angebrachte Spule aufweist, wobei der Aufbau dafür ausgelegt ist, an der Seite des Bauteils befestigt zu werden, und durch einen Magnetaufbau mit gegenüberliegenden scheibenartigen Polstücken, von denen der Umfang eines der Polstücke so angeordnet ist, daß er mit dem Schwingspulenaufbau und diesem benachbart angeordnet ist, und der Umfang des anderen der Polstücke mit einem umgebenden Flansch ausgebildet ist, der angepaßt ist, um den Schwingspulenaufbau zu umgeben und diesem benachbart angeordnet zu werden; und worin der Magnetaufbau dafür ausgelegt ist, an seiner Mitte an dem in Schwingung zu versetzenden Bauteil befestigt zu werden; und/oder der Wandler eine Befestigungseinrichtung aufweisen kann, um den Magnetaufbau an dem Bauteil zu befestigen; und/oder die Befestigungseinrichtung ein Verbindungselement aufweisen kann, das dafür ausgelegt ist, in einen Hohlraum im Bauteil hineinzugreifen, und/oder das Verbindungselement einen Abstandshalter zum Beabstanden der Umfänge der Polstücke von dem Bauteil aufweisen kann; und/oder der Schwingungswandler komplementäre Schwingspulenanordnungen und Magnetanordnungen aufweisen kann, die zum Anbringen auf gegenüberliegen den Seiten des Bauteils angepaßt sind, und eine Einrichtung, die die Mitten der Magnetanordnungen für einen Gegentaktbetrieb (Ziehen und Drücken) miteinander verbindet, z. B. durch ein Verbindungselement, das Köpfe an gegenüberliegenden Enden aufweist und dafür bestimmt ist, um die jeweiligen Magnetanordnungen in Eingriff zu bringen, wobei ein solches Verbindungselement vorzugsweise ein Paar ineinandergreifende Schraubgewindeteile aufweist und eine Abstandshaltereinrichtung hat, die für eine dem Verbindungselement benachbarte Anordnung gedacht und zum sandwichartigen Anordnen zwischen jeweiligen Magnetanordnungen und den gegenüberliegenden Seiten des Bauteils ausgelegt ist. Ein anderer erfinderischer Aspekt ergibt sich aus einem Lautsprecher eines erfindungsgemäßen akustischen Strahlertyps mit verteilten Moden mit einem Wandler wie oben beschrieben, der so gekoppelt ist, daß er den Strahler in Schwingung versetzt, um ihn Resonanz schwingen zu lassen.
Bezüglich der 18 bis 21 zeigt 18 einen paneelförmigen Lautsprecher (81), der demjenigen der 1 und 2 im wesentlichen ähnlich ist und in welchem das Paneel (2) mit verteilten Moden mit einer im wesentlichen rechtwinkligen Öffnung (82) innerhalb seiner Begrenzungen gebildet ist, in der ein zweites schallabstrahlendes Paneel (4) mit verteilten Moden mit einer zwischen den jeweiligen Paneelen angeordneten federnden Aufhängung (3) angebracht ist. Das Paneel (4) ist in der gleichen Weise wie das Paneel (2) z. B. mit einem Häute (21) trennenden zentralen Kern (22) aufgebaut. Das Paneel (4) wird durch seinen eigenen Wandler (9) angetrieben, der ganz und ausschließlich auf oder in dem Paneel (4) an einer vorbestimmten Stelle angebracht ist, um ein akustisches Ausgangssignal hoher Frequenz zu erzeugen, während das Paneel (2) durch einen separaten Wandler (9) angetrieben wird, um ein akustisches Ausgangssignal niedrigerer Frequenz zu erzeugen, so daß der Lautsprecher ohne weiteres das gesamte akustische Spektrum umfassen kann.
19 veranschaulicht, wie ein erfindungsgemäßes Paneel (2) mit verteilten Moden oder Beispiel der in den 1 und 2 gezeigten Art angetrieben werden kann, um durch ein Paar (70, 71) Wandler (9) in Resonanz schwingen. Der kleinere (70) der Wandler ist ein piezoelektrischer Wandler für hohe Frequenzen. z. B. der in 24 gezeigten Art, und der größere (71) der Wandler ist von der elektrodynamischen Art, z. B. wie in den 9–17 gezeigt ist.
Die Wandler (70, 71) werden durch einen Verstärker (10) angetrieben, der mit den jeweiligen Wandlern mit einen dazwischen geordneten Aufwärtstransformator (72) und Anpassungswiderstand (73) in der Leitung zu dem Piezo-Wandler im Hinblick auf seine relativ hohe Spannungsanforderung parallel gekoppelt ist. 20 veranschaulicht, wie ein erfindungsgemäßes Paneel (2) mit verteilten Moden z. B. der in den 1 und 2 gezeigten Art durch ein Paar (70, 74) Wandler (9) angetrieben werden kann, wobei der Wandler (70) ein piezoelektrischer Wandler für hohe Frequenzen z. B. der in 24 gezeigten Art ist und der Wandler (74) ein piezoelektrischer Wandler für niedrige Frequenzen der in den 13–15 gezeigten Art ist. Das Bezugszeichen (75) gibt an, daß der Wandler (74) mit einer Masse beschwert ist, um seine Trägheit zu erhöhen. Die Wandler (70, 74) werden durch einen Verstärker (10) angetrieben, mit dem sie parallel verbunden sind, wobei Widerstände (78) dazwischen angeordnet sind, um ein frequenzteilendes Netzwerk zu schaffen.
21 veranschaulicht, wie ein erfindungsgemäßes Paneel (2) mit verteilten Moden, z. B. der in den 1 und 2 gezeigten Art durch ein Paar (68, 69) elektrodynamischer Wandler z. B. der in den 9–17 gezeigten Arten angetrieben werden kann. Der Wandler (68) ist als ein Hochfrequenztreiber bestimmt und weist daher eine niedrige Induktivität auf, wohingegen der Wandler (69) als ein Niederfrequenztreiber bestimmt ist und eine hohe Induktivität aufweist. Die Wandler (68, 69) werden durch einen Verstärker (10) mit einem Kondensator (77) in der Leitung zu dem Wandler (68) parallel angetrieben, um als ein Frequenzteiler zu wirken, um einen Großteil des Hochfrequenzsignals zum Wandler (68) durchzulassen.
Spezielle erfinderische Vorrichtungsaspekte umfassen einen paneelförmigen Lautsprecher mit einem akustischen Strahler mit verteilten Moden und einem ersten Wandler, der mit dem Strahler gekoppelt ist, um eine Resonanz mit verteilten Moden in dem Strahler anzuregen, und mit einem zweiten Wandler, der gekoppelt ist, um den Strahler in Schwingung zu ver setzen, wobei die ersten und zweiten Wandler dafür ausgelegt sein können, in verschiedenen Frequenzbereichen zu arbeiten, wobei einer der Wandler vom elektromagnetischen Typ sein kann und/oder einer der Wandler vom piezoelektrischen Typ sein kann, der paneelförmige Lautsprecher einen zweiten akustischen Strahler mit verteilten Moden aufweisen kann, der auf oder in dem ersten Strahler angebracht ist, und eine federnde Aufhängung, die zwischen den ersten und zweiten Strahler koppelt, wobei der erste Wandler ganz und ausschließlich auf dem ersten Strahler und der zweite Wandler ganz und ausschließlich auf dem zweiten Strahler und/oder der zweite Strahler in einer Öffnung in dem ersten Strahler angebracht ist.
22 zeigt ein erfindungsgemäßes Paneel (2) mit verteilten Moden, genauer gesagt wie für die 1 und 2, das zum Gebrauch sowohl als Lautsprecher als auch Schallempfänger oder Mikrophon gedacht ist, z. B. zur Verwendung einer interaktiven Umgebung. Obgleich in 22 nicht dargestellt, ist das Paneel (2) in einem umgebenden Rahmen (1) angebracht und über eine federnde Aufhängung (3) in der in den 1 und 2 gezeigten Art und Weise an dem Rahmen befestigt. Der Rahmen ist an einem Paar Drähte (33) z. B. von einer Decke oder an einem (nicht dargestellten) auf dem Boden stehenden Rahmen aufgehängt. Das Paneel wird durch einen Wandler (9), der wiederum mit einem Verstärker (10) verbunden ist und durch diesen angesteuert wird, angetrieben, um in Resonanz zu schwingen und ein akustisches Ausgangssignal zu erzeugen.
Das Paneel trägt auch ein Paar schwingungserfassende bzw. -abfühlende Wandler (63), die piezoelektrische Biegevorrichtungen wie früher veranschaulicht sein können und parallel gekoppelt sind, um einen Signalempfänger und -former (65) anzutreiben, der mit einem Ausgang (66) verbunden ist. Ein anderer Schwingungswandler (63) auf dem Paneel (2), z. B. wie früher diskutiert, ist gekoppelt, um einen Filter/Korrelator anzutreiben, dessen Ausgabe dem Signalempfänger und -former (65) zugeführt wird, um eine Signalkorrektur zu liefern. Ein so einfaches Lautsprecher-Mikrophon hat einen weiten industriellen Anwendungsumfang, beispielsweise zur Verwendung in einer interaktiven Umgebung.
Ein spezieller Vorrichtungsaspekt dieser Erfindung ergibt sich dementsprechend als ein paneelförmiger Lautsprecher mit einem akustischen Strahler mit verteilten Moden und einem Wandler, der gekoppelt ist, um den Strahler in Schwingung zu versetzen, um ihn in Resonanz schwingen zu lassen, worin ein zweiter Wandler mit dem Strahler gekoppelt ist, um als Antwort auf eine Resonanz des Strahlers infolge einfallender akustischer Energie ein Signal zu erzeugen, wobei vorzugsweise der akustische Strahler mit verteilten Moden in einem umgebenden Rahmen mittels einer dazwischen angeordneten federnden Aufhängung angebracht ist und/oder zumindest zwei der zweiten Wandler an beabstandeten Stellen auf dem Strahler aufweist und/oder einen weiteren Wandler und eine Einrichtung aufweist, um das Signal, das durch den oder jeden der zweiten Wandler erzeugt wird, mit dem derjenigen zu vergleichen, die durch den (die) zweiten Wandler erzeugt werden, wofür eine geeignete Vergleichseinrichtung einen Signalempfänger und -former und ein Signalausgabemittel aufweisen kann.
Hinsichtlich Mikrophonen, insbesondere in einer Einführung zu 23, ist ein Paneelbauteil mit verteilten Moden, im allgemeinen wie oben und für die 1 und 2 beschrieben, ein guter Empfänger für Schall, der als akustische Schwingung über dem Paneel erscheint. Eine vorzugsweise leichte Paneelstruktur fördert die Empfindlichkeit, und die Schwingung kann durch einen und vorzugsweise mehrere einfache Biegewandler z. B. des früher beschriebenen piezoelektrischen Typs abgefühlt werden. Eine Vielzahl von Wandlern und Wandleranordnungsstellen optimiert die Qualität einer Koppelung von den verteilten Paneelschwingungen mit dem gewünschten elektrischen Ausgangssignal. Eine Anordnung sollte an einer Stelle (Stellen) hoher Schwingungsdichte, vorzugsweise verschieden für jeden von mehreren Wandlern, in (engl. inboard) dem Paneel erfolgen, während das Paneel selbst die bevorzugte tatsächliche oder äquivalente Geometrie für eine gute Schwingungsverteilung aufweisen sollte.
Auf das Paneel einfallende Schallenergie wird in eine Biegewellenschwingung freier Moden umgewandelt, die durch optische oder elektrodynamische Schwingungswandler abgefühlt werden kann, und das Ergebnis ist ein Mikrophon. Für nicht kritische Anwendungen ist ein einziger Sensor wirkungsvoll, der an einer einzigen bevorzugten oder optimalen Wandlerstelle plaziert ist. Für eine höhere Qualität muß die nicht-reziproke Art der freien Luft/Biegewelle in dem hier betrachteten Wandlerprinzip eines Paneelbauteils berücksichtigt werden. Es ergeben sich zwei einschlägige Faktoren: zunächst wird eine gewisse frequenzabhängige Entzerrung vorgesehen, um einen flachen Frequenzgang zu erreichen, und zweitens versucht man, eine breitere Abtastung, vorzugsweise so breit wie möglich, der komplexen Schwingungen des akustischen Paneels zu erfassen. Zumindest drei Wandler werden bevorzugt, und sie können kostengünstige piezoelektrische Biegevorrichtungen sein, deren Ausgänge parallel verbunden sind. Alternativ dazu können polymere piezoelektrische Filme mit größerer Fläche verwendet werden, z. B. mit einem geeigneten geometrischen Aufnahmemuster, um die Schwingungsintegrationsflächen für die erforderliche Optimierung der Empfindlichkeit gegenüber dem Frequenzgang zu definieren.
Für Mikrophonanwendungen ist es vorteilhaft, daß das Paneel leicht, vorzugsweise so leicht wie möglich, ist, um eine bestmögliche Anpassung zwischen der Strahlungsimpedanz der Luft und einer sich ergebenden Biegewellenschwingung in dem Paneel zu liefern. Eine höhere oder höchste Empfindlichkeit wird mit niedrigerer oder niedrigster Masse pro Einheitsvolumen der Paneele erreicht. Für einen einzigen Wandler zeigen Berechnungen für das theoretische Modell eine optimale Anordnung, die zumindest eine Stelle eines abfühlenden Wandlers an einer Paneelecke einschließt, da alle Schwingungsmoden (obwohl für eine erfindungsgemäße Lautsprechervorrichtung nicht gut angetrieben/erregt) an den Ecken "abgestimmt bzw. ausgebildet" (engl. voiced) werden.
23 veranschaulicht ein Paneel (2) mit verteilten Moden als das erfindungsgemäße Bauteil, im wesentlichen wie für die 1 und 2, wie es zur Verwendung als Schallempfänger oder Mikrophon bestimmt ist, das in einem umgebenden Rahmen (1) angebracht und über eine federnde Aufhängung (3) am Rahmen befestigt ist, die in 23 weggelassen, in den 1 und 2 aber dargestellt sind. Der Rahmen ist an einem Paar Drähte (33) z. B. von einer Decke oder einem (nicht dargestellten) auf dem Boden stehenden Rahmen aufgehängt. Das Paneel trägt gemäß der Darstellung eine Anordnung von vier Schwingungswandlern (63), die über das Paneel beabstandet bzw. verteilt sind und piezoelektrische Wandler der in 24 im folgenden gezeigten Art sein können, die parallel gekoppelt sind, um einen Signalempfänger und -former (65) anzutreiben, der mit einem Ausgang (66) verbunden ist. Vollinien-Wandlerstellen sind schematisch, und tatsächliche Stellen können bezüglich eines Zentrierens des Wandlers verschiedenen Kombinationen der oben angegebenen 3/7, 4/9, 5/13, auf eine Ecke bezogenen proportionalen Koordinaten der Seitenlängen entsprechen, die wie in 3 angegeben topographisch sehr nahe beieinander liegen, besonders für 3/7 und 4/9, und zusammen als einzelne Konturen dargestellt sind, die vielleicht sogar durchaus als tatsächlich ein einziger "Sweet Spot" für ein kleines erfindungsgemäßes Paneelbauteil betrachtet werden, obgleich ein genaues Zentrieren gemäß diesen Koordinaten für Ausführungsformen von Lautsprechern, wie oben bemerkt wurde, besonders effektiv ist.
24 zeigt einen Wandler (9) für ein Paneel (2) mit verteilten Moden in Form einer kristallinen scheibenartigen piezoelektrischen Biegevorrichtung (27), die auf einer Scheibe (118) z. B. aus Messing angebracht ist, die an eine Seite des Paneels (2) z. B. durch eine Klebeverbindung (20) geklebt ist. Im Betrieb wird ein über Zuleitungen (28) an den Wandler (9) angelegtes akustisches Signal die Piezoscheibe (27) veranlassen, sich zu biegen und somit lokal federnd das Paneel (2) zu verformen, um Biegewellen in das Paneel auszusenden.
Spezielle Vorrichtungsaspekte dieser Erfindung umfassen ein paneelförmiges Mikrophon mit einem akustischen Bauteil mit verteilten Moden und zumindest einem Wandler, die jeweils ganz und ausschließlich mit dem Bauteil gekoppelt sind, um als Antwort auf eine Resonanz des Bauteils aufgrund einfallender akustischer Energie ein Signal zu erzeugen, wobei das Bauteil vorzugsweise in einem umgebenden Rahmen mittels eines dazwischen angeordneten federnden Trägers angebracht ist und/oder es zumindest zwei Wandler an beabstandeten Stellen auf dem Bauteil gibt, und/oder einen weiteren Wandler auf dem Bauteil, um als Antwort auf eine Resonanz des Bauteils aufgrund einfallender akustischer Energie ein Signal zu erzeugen, und/oder eine Einrichtung zum Vergleichen des durch den weiteren Wandler erzeugten Signals mit dem derjenigen, die durch den (die) Wandler erzeugt werden. Eine geeignete Vergleichseinrichtung kann einen Signalempfänger und -former und eine Signalausgabeeinrichtung aufweisen, das akustische Bauteil mit verteilten Moden kann ein steifes leichtes Paneel mit einem zwischen Häuten sandwichartig aufgenommenen zellularen Kern sein, und der oder jeder Wandler kann eine piezoelektrische Vorrichtung sein.
25 zeigt eine Deckenplatte (36) der Art, die dafür ausgelegt ist, in einem gitterartigen aufgehängten Rahmen (99) gehalten zu werden, um eine aufgehängte Decke zu bilden, die aber als ein Lautsprecher (81) im wesentlichen der in den 1 und 2 gezeigten Art ausgebildet ist, d. h. mit einem steifen leichten Mehrmoden-Resonanzpaneel (2) mit einem Kern (22), der auf beiden Seiten durch Häute (21) eingeschlossen ist. Das Paneel (2) ist an seinem Umfang an einer federnden Aufhängung (3) aus Schaumgummi angebracht, die auf dem Rahmen (99) gehalten wird. Die Aufhängung (3) kann an entweder dem Paneel (2) oder an dem Rahmen (99) durch einen Klebstoff angebracht sein, die Verbindung kann aber allein durch das eigene Gewicht hergestellt werden. Das Paneel (2) trägt einen Wandler (9) z. B. der in den 7 bis 12 gezeigten Art, um Biegewellen in das Paneel auszusenden, um es zur Erzeugung eines akustischen Ausgangssignals in Resonanz schwingen zu lassen.
In einem bevorzugten Beispiel guter Qualität ist das Paneel (2) als ein Kern aus expandiertem Polystyrolschaum mit typischerweise einer Dichte von 100 g/m³ und einer Dicke von 8 mm hergestellt, der mit Häuten aus einer gehärteten Aluminiumlegierung von 0,1 mm verkleidet ist. Ein weicher Schaum oder ein Filzstreifen mit einer Dicke von ungefähr 3 mm ist am Umfang befestigt, um eine teilweise nachgiebige Befestigung zu schaffen, wenn es in den Deckenrahmen plaziert wird, und hilft auch dabei, eine etwaige mögliche Schwingung in Abschnitten des Deckenrahmens zu unterdrücken.
Eine bevorzugte Form von Anregungen ist ein Einheits-Tauchspulen-Inertialwandler mit einer Tauchspule von 25 mm oder 38 mm, einer Impedanz von 6 Ohm und einer Leistungsaufnahme von 40 Watt, wobei die Spule direkt mit der Paneeloberfläche verbunden ist. Ein kompaktes becherartiges Magnetsystem, das eingeschlossen und selbstdichtend ist, kann über einen federnden entkoppelnden Ring, der wegen seiner schwingungsmechanischen Eigenschaften und Abmessungsstabilität gewählt wird, ebenfalls direkt mit dem Paneel verbunden sein.
Je nach Anwendung kann eine kostengünstige Form einer Deckenplatte mit einem Tafel- bzw. Plattenmaterial mit einem Kern aus Kunststoffschaum und einer Papierverkleidung hergestellt werden, die eine Folienschicht aus einer leichten Legierung zum Brandschutz aufweisen kann, die durch kostengünstige Piezo-Schwingungserreger angetrieben wird. Es werden reduzierte maximale Schallpegel erhalten, die für öffentliche Ankündigungen, Off- bzw. Begleitkommentare und zur Verteilung von Hintergrundmusik mehr als ausreichen. Die weite Flächenabdeckung wird beibehalten.
Wenn leitende metallische oder Kohlenstoffhäute oder -kerne verwendet werden, kann der Lautsprecher mit Erde verbunden oder geerdet werden, um eine EMC-Abschirmung einer installierten Struktur zu erhalten.
Entsprechend ergibt sich ein spezieller Vorrichtungsaspekt dieser Erfindung als eine Deckenkachel bzw. -platte für eine aufgehängte Decke, die einen Lautsprecher enthält, wobei die Platte in Form eines akustischen Strahlers mit verteilten Moden vorliegt und ein Wandler ganz und ausschließlich auf dem Strahler angebracht ist, um den Strahler in Schwingung zu versetzen, um ihn in Resonanz schwingen zu lassen, vorzugsweise mit einer federnden Aufhängung am Umfang des Strahlers, wodurch der Strahler in der aufgehängten Decke gehalten wird, und/oder der Strahler ein steifes leichtes Paneel mit einem zellularen Kern ist, der durch Häute mit hohem Modul sandwichartig aufgenommen ist.
Das Wesentliche des oben erwähnten Merkmals eines partiellen Schneidens/einer inneren Einrahmung könnte analog für solche Deckenplatten aus Polystyrolschaum verwendet werden, wie z. B. eine rückseitige Rippung, die eine erwünschte wirksame Fläche definiert, innerhalb der ein Wandler bevorzugt angeordnet werden kann.
Ein solcher Deckenplattenlautsprecher erfordert keinen Rahmen, kein Gestell oder keine akustische Schallwand. Das gesamte Lautsprecherpaneel ist eine Einheit und kann in der richtigen Lage genau wie eine passive dekorative Deckenplatte plaziert werden. Das akustische Paneel ist relativ leicht, was Deckenbelastungen reduziert und den Einbau unterstützt. Es kann ohne weiteres feuerbeständig gemacht werden. Es kann dekoriert, bemalt oder tapeziert bzw. mit Papier beklebt werden, um es in einer Deckeninstallation ohne merkliche akustische Beeinträchtigung unsichtbar zu machen. Eine geringfügige Beschädigung beeinträchtigt nicht die Leistungsfähigkeit im Vergleich zu Lautsprechern vom Membran- oder Konustyp, die sehr zerbrechlich sind. Auch wichtig ist der große Vorteil in der Schallverteilung, die durch den akustischen Paneellautsprecher geliefert wird. Ihre Kombination mit hoher Verständlichkeit und einer Weitwinkelabdeckung bedeutet, daß in einer typischen großflächigen Installation eine bessere akustische Leistung mit etwa der Hälfte der Anzahl herkömmlicher eingebauter Lautsprecher erzielt werden kann, wobei Einbaukosten in hohem Maße eingespart werden.
27 zeigt eine Sichtanzeigeeinheit (137), z. B. einen Computermonitor oder dergleichen, mit einem Schirm (37), der in irgendeiner gewünschten Weise, z. B. als Kathodenstrahlröhre oder als Flüssigkristallanzeige, ausgebildet ist. Die Einheit (137) weist ein kastenartiges Gehäuse (101) mit gegenüberliegenden Seiten (102) auf, die jeweils dafür ausgebildet sind, einen akustischen Mehrmodenstrahler (2) zu enthalten, der im wesentlichen dem oben mit Verweis auf die 1 und 2 beschriebenen ähnlich ist, um einen Lautsprecher (81) zu schaffen.
Das Gehäuse (101) ist aus Kunststoff geformt, und die gegenüberliegenden Seiten (102) sind mit im wesentlichen rechtwinkligen, im Vergleich zur allgemeinen Dicke des Gehäuses relativ dünnen Flächen geformt, die durch Rillen (100) begrenzt sind, um die Strahler (2) zu definieren. Diese Flächen (2) sind auf ihren Innenseiten mit einem leichten Kern (22) versteift, der durch eine innere Haut (21) rückseitig verstärkt ist, um ein steifes leichtes Mehrmoden-Strahlerpaneel (2) der oben z. B. mit Verweis auf die 1 und 2 beschriebenen Art zu schaffen. Die Rillen definieren tatsächlich eine federnde Aufhängung (3) der in den 1 und 2 beschriebenen Art, und das umgebende Gehäuse (101) bildet den Rahmen (1). Ein Wandler (9) ist gemäß den erfindungsgemäßen Lehren an jedem Paneel (2) angebracht, um Biegewellen in die Paneele auszusenden/in ihnen anzuregen, um sie zur Erzeugung eines akustischen Ausgangssignals in Resonanz schwingen zu lassen.
Spezielle Vorrichtungsaspekte dieser Erfindung umfassen eine Sichtanzeigeeinheit mit einem Anzeigeschirm und einem Gehäuse, in dem der Anzeigeschirm bzw. Bildschirm angebracht ist, worin das Gehäuse einen Lautsprecher mit einem akustischen Strahler mit verteilten Moden und Wandlereinrichtungen trägt, die ganz und ausschließlich auf dem Strahler angebracht sind, um den Strahler in Schwingung zu versetzen, um ihn in Resonanz treten zu lassen, wobei der Strahler vorzugsweise mit dem Gehäuse, z. B. dessen Außenwand, einteilig ist, und/oder der Strahler ein steifes leichtes Paneel mit einem zellularen Kern aufweist, der durch Hautschichten sandwichartig aufgenommen ist, von denen eine der Hautschichten mit dem Gehäuse einteilig sein kann und/oder die eine Hautschicht dünner als die durchschnittliche Wanddicke des Gehäuses ist und/oder die Außenwand des Gehäuses mit einer Rille ausgebildet ist, die den Strahler umgibt und ferner in nützlicher Weise eine federnde Aufhängung beim Koppeln des Lautsprechers mit dem Gehäuse liefern kann.
Die 29 und 30 zeigen einen Laptop-Personalcomputer (128) mit einer Tastatur (137) und einem Bauteil (130), das einen Sichtanzeigeschirm (129) enthält und mit einem gegenüberliegenden Paar Lautsprecher (39, 40) versehen ist, die an dem Sichtanzeigebauteil (130) angebracht sind, um den Computer für Multimediaanwendungen und dergleichen anzupassen. Die Lautsprecher (39, 40) sind als erfindungsgemäße dünne rechtwinklige Paneele geschaffen, die wie bei (39) und durch einen Pfeil "A" angegeben aus der in der Zeichnung angegebenen Gebrauchsstellung durch einen Schlitz (82) in eine Lagerstellung in dem Bauteil (130) geschoben werden können. Alternativ dazu kann, wie bei (40) und durch einen Pfeil "B" angezeigt ist, das Lautsprecherpaneel um Gelenke (34) aus der in der Zeichnung dargestellten Gebrauchsstellung in eine Lagerstellung geklappt werden, in der das Paneel (40) über dem Schirmbauteil (130) liegt.
Jeder der erfindungsgemäßen Lautsprecher (39, 40) ist als ein leichter akustischer Mehrmodenstrahler der oben mit Verweis auf die 1 und 2 beschriebenen Art geschaffen. Folglich weist jeder Lautsprecher (39, 40) ein steifes leich tes Paneel (2) mit einem auf beiden Seiten mit Oberflächenschichten (21) verkleideten zellularen Kern (22) auf, wobei das Paneel (2) an seinem Umfang auf einer federnden Aufhängung (3) aus einem elastomeren Material gehalten wird, die wiederum in einem leichten umgebenden Rahmen (1) z. B. aus Kunststoff gehalten wird. Ein Wandler (9) ist auf jedem Paneel (39, 40) an einer vorbestimmten Stelle wie oben diskutiert angebracht, um Biegewellen in das Paneel (2) auszusenden/anzuregen, um ein akustisches Ausgangssignal zu erzeugen. Der Wandler (9) kann wie hierin veranschaulicht vorliegen. Eine (nicht dargestellte) dekorative leichte Abdeckung kann über dem Paneel (2), der Einfassung (3) und dem Rahmen (1) angebracht werden, um den Lautsprecher zu verbergen.
Spezielle Vorrichtungsaspekte dieser Erfindung umfassen einen Laptop-Computer mit einer kombinierten Tastatur und einem Anzeigeschirm, gekennzeichnet durch ein gegenüberliegendes Paar Lautsprecher, die am Computer angebracht sind, und dadurch, daß jeder Lautsprecher einen akustischen Strahler mit verteilten Moden mit einem Wandler aufweist, der ganz und ausschließlich darauf angebracht ist, um den Strahler in Schwingung zu versetzen, um ihn in Resonanz schwingen zu lassen. Die Lautsprecher können am Anzeigeschirm angebracht sein. Die Lautsprecher können am Anzeigeschirm angelenkt sein.
Der Anzeigeschirm kann ein Gehäuse aufweisen, und die Lautsprecher können jeweils in einem Schlitz im Gehäuse des Anzeigeschirms untergebracht sein für eine Gleitbewegung zwischen einer Lagerstellung, in der die Lautsprecher im wesentlichen ganz in dem Schlitz untergebracht sind, und einer Gebrauchsstellung, in der die Lautsprecher auf gegenüberliegenden Seiten des Anzeigeschirms positioniert sind.
Jeder Strahler kann ein steifes leichtes Paneel mit einem zellularen Kern aufweisen, der durch gegenüberliegende Hautschichten mit hohem Modul sandwichartig aufgenommen ist, und das Paneel kann in einem umgebenden Rahmen mittels einer federnden Aufhängung gehalten werden.
Die 31 bis 35 zeigen ein tragbares Compact-Disk- bzw. CD-Abspielgerät (41) der Art, die einen Körper (85) aufweist, der mit einem Schlitz (82) ausgebildet ist, durch den CDs in das Abspielgerät eingelegt und aus diesem entfernt werden, und Steuerknöpfen (137), durch die das Abspielgerät betätigt wird. Das Abspielgerät (41) ist mit einem gegenüberliegenden Paar Lautsprecher (81) in Form dünner paneelförmiger Bauteile (40) versehen, die an gegenüberliegenden Seiten des Abspielgeräts (41) angelenkt sind, um das Abspielgerät sandwichartig bzw. zwischen sich aufzunehmen. Die Lautsprecher (40) sind so bemessen, daß sie in der Größe dem Abspielgerät entsprechen, und so angeordnet, daß sie aus der in 31 gezeigten geschlossenen Stellung in die in 34 gezeigte ausgefahrene Stellung, wie durch einen Pfeil "C" angegeben ist, geschwenkt werden können. In der ausgefahrenen Stellung dient der Körper (85) des Abspielgeräts (41) auch eher als eine die Lautsprecher (40) trennende zentrale Schallwand, um eine Kanaltrennung zu verbessern.
Jeder der paneelförmigen Lautsprecher (40) ist im wesentlichen und/oder wie in den 1 und 2 ein erfindungsgemäßer akustischer Strahler mit verteilten Moden. Jeder Lautsprecher weist folglich ein steifes leichtes Paneel (2) auf, das aus einem durch Hautschichten (21) eingeschlossenen zellularen Kern (22) gebildet ist, wobei das Paneel in einer umgebenden federnden Aufhängung (3) z. B. aus Schaumgummi angebracht ist, die wiederum in einem leichten rechtwinkligen Rahmen (1) z. B. aus Kunststoff befestigt ist. Ein Wandler (9) z. B. der mit Verweis auf 24 beschriebenen Art ist auf jedem Paneel (2) angebracht, um Biegewellen in dem Paneel auszusenden/anzuregen, um das Paneel in Resonanz schwingen und ein akustisches Ausgangssignal erzeugen zu lassen. Die Wandler (9) sind auf den jeweiligen Paneelen (2) an vorbestimmten Stellen wie oben dargelegt positioniert.
Die 34 und 35 veranschaulichen ein tragbares CD-Abspielgerät (41) der Art, die einen Körper (85) aufweist, der einen Plattenteller (86), Betätigungsknöpfe (137) und einen Deckel (139) trägt, der wie durch einen Pfeil "D" gezeigt geschwenkt werden kann, um über dem Plattenteller zu schließen. Das Abspielgerät (41) ist mit einem gegenüberliegenden Paar Lautsprecher (81) in Form dünner paneelförmiger Bauteile versehen, die wie bei (40) gezeigt zu den Seiten des Deckels (139) geschwenkt werden können, um wie durch einen Pfeil "E" angegeben aus einer (nicht dargestellten) geschlossenen Stellung in die dargestellte ausgefahrene Stellung bewegt werden zu können. Alternativ dazu können, wie bei (39) gezeigt ist, die paneelförmigen Lautsprecher (81) in einem (nicht dargestellten) Schlitz im Deckel (139) untergebracht und wie durch einen Pfeil "F" angegeben zwischen ausgefahrenen und eingefahrenen Stellungen verschoben werden. Jeder der paneelförmigen Lautsprecher (39, 40) ist ein erfindungsgemäßer akustischer Strahler mit verteilten Moden. Folglich weist jeder Lautsprecher ein steifes leichtes Paneel (2) auf, das aus einem durch Hautschichten (21) eingeschlossenen zellularen Kern (22) gebildet ist, wobei das Paneel in einer umgebenden federnden Aufhängung (3) z. B. aus Schaumgummi angebracht ist, die wiederum in einem leichten rechtwinkligen Rahmen (1) z. B. aus Kunststoff befestigt ist. Ein Wandler (9) z. B. der mit Verweis auf 24 beschriebenen Art ist auf jedem Paneel (2) angebracht, um Biegewellen in dem Paneel auszusenden/anzuregen, um das Paneel in Resonanz schwingen und ein akustisches Ausgangssignal erzeugen zu lassen. Die Wandler (9) sind auf den jeweiligen Paneelen (2) gemäß der erfindungsgemäßen Lehre positioniert.
Spezielle Vorrichtungsaspekte dieser Erfindung umfassen ein tragbares CD-Abspielgerät mit einem gegenüberliegenden Paar paneelförmige Lautsprecher, die am Abspielgerät angebracht sind, wobei jeder Lautsprecher vom erfindungsgemäßen akustischen Strahlertyp mit verteilten Moden mit einem Wandler ist, der ganz und ausschließlich darauf angebracht ist, um den Strahler in Schwingung zu versetzen, um ihn in Resonanz schwingen zu lassen. Das tragbare CD-Abspielgerät kann einen Körperteil mit einem Plattenteller und einem Deckel aufweisen, der dafür ausgelegt ist, über dem Plattenteller zu schließen, wobei die Lautsprecher am Deckel angebracht, genauer gesagt auf dem/am Deckel angelenkt sind. Alternativ dazu können die Lautsprecher jeweils in einem Schlitz im Deckel für eine Gleitbewegung zwischen einer Lagerstellung, in der die Lautsprecher im wesentlichen ganz im Schlitz untergebracht sind, und einer Gebrauchsstellung untergebracht sein, in der die Lautsprecher auf gegenüberliegenden Seiten des Deckels positioniert sind.
In den 36 und 37 weist eine Kabine (102) eines Personenfahrzeugs, z. B. eines Flugzeugs, eines Eisenbahnwaggons, eines Omnibusses oder einer Fähre Reihen von Fahrgast sitzen (103) auf, in deren Rückenlehnen (203) Lautsprecher (81) eingebaut sind. Wie es üblich ist, sind die Rückenlehnen (203) der Sitze aus einem geeigneten Kunststoffmaterial geformte Schalen, Wie in 37 konkreter dargestellt ist, sind die geformten Rückenlehnen (203) der Sitze (103) mit im wesentlichen rechtwinkligen relativ dünnen Flächen (2) geformt, die durch Rillen (100) begrenzt sind. Diese Flächen (2) sind auf ihren Innenseiten mit einem leichten zellularen Kern (22) versteift, der durch eine innere Haut (21) rückseitig verstärkt ist, um ein steifes leichtes Mehrmoden-Strahlerpaneel (2) der Art zu schaffen, auf die sich diese Erfindung im wesentlichen und die 1 und 2 insbesondere beziehen. Die Rillen (100) definieren tatsächlich eine federnde Aufhängung (3), und die umgebenden Rückenlehnen (203) der Sitze bilden den Rahmen (1). Ein Wandler (9) z. B. der hierin ausführlich beschriebenen Art ist an jedem Paneel (2) angebracht, um Biegewellen in den Paneelen auszusenden oder anzuregen, um diese zur Erzeugung eines akustischen Ausgangssignals in Resonanz treten zu lassen.
38 veranschaulicht eine herkömmliche Tür (140) eines Automobils, in der eine Antriebseinheit (42) eines herkömmlichen kolbenartigen Lautsprechers vom Konus-Typ in einer Tasche (141) in einer geformten oder gepreßten Türverkleidung (104) angebracht ist. Die übliche Folge davon ist, daß der durch die Antriebseinheit (42) abgestrahlte Schall direkt auf die Füße des (der) Insassen des Automobils gerichtet ist, wobei die Sache durch die Richtcharakteristiken herkömmlicher Lautsprechertreiber noch verschlimmert wird.
In 39 hat eine Autotür (140) eine Türverkleidung (104) mit einer Tasche (141), die einen erfindungsgemäßen Lautsprecher (81) enthält. Wie üblich, ist die Türverkleidung (104) aus Kunststoff oder einer Faserplatte geformt oder gepreßt. Die Verkleidung ist mit einer im wesentlichen rechtwinkligen dünnen Fläche (2) ausgebildet, die durch eine Rille (100) begrenzt ist. Die Fläche (2) ist auf ihrer Innenseite mit einem leichten zellularen Kern (22) versteift, der durch eine innere Haut (21) rückseitig verstärkt ist, um ein steifes leichtes Mehrmoden-Strahlenpaneel (2) der oben mit Verweis auf die 1 und 2 beschriebenen Art zu schaffen. Die Rille definiert tatsächlich eine federnde Aufhängung (3), und die umgebende Verkleidung (104) bildet den Rahmen (1). Ein Wandler (9) z. B. der für 24 ausführlich beschriebenen Art ist an dem Paneel (2) angebracht, um Biegewellen in dem Paneel auszusenden/anzuregen, um es zur Erzeugung eines akustischen Ausgangssignals in Resonanz schwingen zu lassen. Die breite Dispersion bzw. Zerstreuung des Schalls, die durch den erfindungsgemäßen Lautsprecher erzeugt wird, wird ein verbessertes Schallfeld für die Insassen des Fahrzeugs mit stark reduzierten lokalen "Konzentrationsflecken bzw. Hot Spots" liefern.
Die 41 und 42 zeigen ein Automobil (106) mit Lautsprechern (81) in einem Ablagefach (105) in Richtung des hinteren Endes des Automobils. Es sei besonders erwähnt, daß das Ablagefach durch eine bauliche Rippe (43) in Längsrichtung in zwei Flächen geteilt ist, um ein Stereopaar Lautsprecher (81) zu schaffen. Die Konfiguration der Lautsprecher ist im übrigen wie in den 39 und 40 gezeigt.
Ein spezieller Vorrichtungsaspekt dieser Erfindung ergibt sich dementsprechend als ein Fahrzeug mit einem Fahrgastraum mit einem erfindungsgemäßen Lautsprecher des akustischen Strahlertyps mit verteilten Moden mit einem Wandler, der ganz und ausschließlich auf dem Strahler angebracht ist, um den Strahler in Schwingung zu versetzen/anzuregen und ihn in Resonanz schwingen zu lassen. Der Strahler kann mit einem Fahrgastsitz in dem Fahrzeug oder mit einer Tür in den Fahrgastraum einteilig sein. Der Strahler kann mit dem Inneren des Fahrgastraums einteilig sein. Das Fahrzeug kann eine aus Kunststoff geformte Komponente in dem Fahrgastraum oder eine aufweisen, die einen Teil des Fahrgastraums bildet, und der Strahler kann mit der Komponente einteilig sein. Der Strahler kann ein steifes leichtes Paneel mit einem zellularen Kern aufweisen, der zwischen Hautschichten sandwichartig aufgenommen ist, und worin eine der Häute mit der geformten Komponente einteilig ist. Die Haut kann im Vergleich zur durchschnittlichen Wanddicke der Komponente dünn sein. Die Haut kann durch eine Rille in der Komponente umgeben sein, wobei die Rille eine federnde Einfassung für den Strahler definiert. In einem anderen Aspekt weist eine Fahrzeugkomponente einen Lautsprecher mit einem akustischen Strahler mit verteilten Moden und einem Wandler auf, der ganz und ausschließ lich auf dem Strahler angebracht ist, um den Strahler in Schwingung zu versetzen, um ihn in Resonanz schwingen zu lassen.
Die 43, 44 und 45 veranschaulichen ein elektronisches Tastenmusikinstrument (137), z. B. ein Klavier, mit einem Körper (138), der auf am Boden aufsitzenden Füßen (139) getragen wird. Der Körper (138) ist mit einer Tastatur (140) versehen, mit der das Instrument gespielt wird. Das Instrument ist in herkömmlicher Weise mit einem Signalgenerator versehen, der mit den Tasten verbunden ist, und mit einem Signalverstärker, der einen Lautsprecher antreibt, der ein erfindungsgemäßer akustischer Strahler (81) mit verteilten Moden ist, siehe die 1 und 2, der ein steifes leichtes rechtwinkliges Paneel (2) aufweist, das durch seinen Umfang in einem Rahmen (1) mit einer dazwischen angeordneten federnden Aufhängung (3) angebracht ist und durch einen Wandler (9) angetrieben wird, die alle oben mit Verweis auf die 1 und 2 beschrieben wurden. Wie dargestellt ist, bildet der Lautsprecher (81) die Basis des Körpers (138). 46 veranschaulicht ein elektronisches Tastenmusikinstrument (137), das demjenigen der 43 bis 45 ziemlich ähnlich ist, mit einem Körper (138), der eine Tastatur (140) aufweist. Der Körper wird auf vorderen Füßen (141) getragen und ist mit einem paneelförmigen Lautsprecher (81) als einem rückwärtigen Träger des Instruments versehen.
Der Lautsprecher (81) weist ein steifes leichtes akustisches Strahlerpaneel (2) mit verteilten Moden auf, das durch seinen Umfang in einer umgebenden federnden Aufhängung (3) z. B. aus Schaumgummi angebracht ist, wobei die Aufhängung in einem einer Schallwand ähnlichen Rahmen (6) z. B. aus einer Faserplatte mittlerer Dichte gehalten wird. Ein Wandler (9) ist an dem Paneel (2) angebracht, um Biegewellen in das Paneel auszusenden, um es zur Erzeugung eines akustischen Ausgangssignals in Resonanz schwingen zu lassen. Die Anordnung ist somit von der in den 1 und 2 gezeigten Art. Der Wandler (9) wird durch einen (nicht dargestellten) Verstärker angetrieben, der angeschlossen ist, um Signale, die durch Drücken der Tasten der Tastatur erzeugt werden, in im wesentlichen herkömmlicher Weise zu empfangen.
Spezielle Vorrichtungsaspekte dieser Erfindung umfassen ein elektronisches Musikinstrument mit einer Tastatur mit einem Lautsprecher, der einen akustischen Strahler mit verteilten Moden und einen Wandler aufweist, der ganz und ausschließlich auf dem Strahler angebracht ist, um den Strahler in Schwingung zu versetzen, um ihn in Resonanz schwingen zu lassen, wobei der Strahler im wesentlichen wie hierin z. B. als ein steifes leichtes Paneel mit einem zellularen Kern vorliegt, der durch ein Paar Häute mit hohem Modul sandwichartig aufgenommen ist, einem das Paneel umgebenden Rahmen und einer federnden Aufhängung, die das Paneel auf dem Rahmen hält. Das elektrische Musikinstrument kann Beine aufweisen, die das Instrument über dem Boden tragen, und der Strahler kann an der Basis des Instruments vorgesehen sein. Der Lautsprecher kann so positioniert sein, daß der Strahler im wesentlichen senkrecht ist. Der Lautsprecher kann einen Bodenträger für das Instrument bilden.
47 veranschaulicht einen Verkaufsautomaten (108), z. B. einen Getränkespender, der einen Lautsprecher (81) enthält, wobei der Lautsprecher einen Teil der Vorderseite (109) des Verkaufsautomaten bildet. Der Lautsprecher (81) ist so eingerichtet, daß er eine Toninformation bezüglich der Inhalte des Automaten, die abgegeben werden können, und/oder der Art und weise liefert, in der er zu betätigen ist. Die Vorderseite (109) des Automaten trägt den üblichen Mechanismus (143) zum Einwerfen von Münzen oder dergleichen, eine Produktauswahltafel (137) und einen Spenderauslaß (142). Der Lautsprecher (81) weist ein rechtwinkliges leichtes steifes Strahlerpaneel (2) mit verteilten Moden mit einem zellularen Kern (22) auf, der auf beiden Seiten Hautschichten (21) aufweist, wobei das Paneel um seinen Umfang an einer federnden Aufhängung (3) zum Beispiel aus Schaumgummi gehalten wird. Die Aufhängung ist in einem rechtwinkligen Rahmen (1) angebracht, der in der Vorderseite (109) des Automaten (108) befestigt ist. Der Lautsprecher ist somit von der in den 1 und 2 beschriebenen Art. Eine optische Information z. B. in Form von Graphik und Text kann an dem Paneel (2) nach Wunsch angebracht werden. Das Paneel (2) trägt einen erfindungsgemäßen Wandler (9), um eine Biegewellenschwingung als Resonanz anzuregen, um ein akustisches Ausgangssignal zu er zeugen. Der Automat enthält den erforderlichen Signalgenerator, um die notwendigen Nachrichten zu erzeugen, und eine (nicht dargestellte) Verstärkereinrichtung zum Antreiben des Wandlers (9). Falls erwünscht, kann die Vorrichtung so hergestellt sein, daß sie proaktiv (engl. proactive) ist, indem dafür gesorgt wird, daß das Paneel (2) mit verteilten Moden zur Verwendung sowohl als Lautsprecher als auch als Schallempfänger oder Mikrophon tauglich ist, wie in 49 gezeigt ist.
Das Paneel wird wie dargestellt durch einen piezoelektrischen Wandler (9) wie in 24 gezeigt angeregt, der wiederum mit einem Verstärker (10) verbunden ist und durch diesen angetrieben wird. Das Paneel trägt auch ein Paar Schwingungswandler (63), die wie in der gleichen 24 ebenfalls piezoelektrisch und parallel gekoppelt sind, um einen Signalempfänger und -former (65) anzutreiben, der mit einem Ausgang (66) verbunden ist. Ein anderer Schwingungswandler (63) auf dem Paneel (2) z. B. der in 6 gezeigten Art ist gekoppelt, um einen Filter/Korrelator anzutreiben, dessen Ausgabe dem Signalempfänger/formen (65) zugeführt wird, um eine Signalkorrektur zu liefern. Zumindest einer der Wandler ist so konfiguriert, daß dem Verkaufsautomaten verbale Anweisungen gegeben werden können.
Spezielle Vorrichtungsaspekte dieser Erfindung fassen Verkaufsautomaten, die erfindungsgemäße aktive akustische Vorrichtungen enthalten, z. B. in Form von Lautsprechern zu dem Zweck, Information betreffend die Funktionsweise des Automaten oder seiner Inhalte zu liefern, worin ein Verkaufsautomat einen Vorrat an Gegenständen oder Produkten aufweisen kann, die abgegeben werden sollen, eine benutzerbetätigte Einrichtung zum Auswählen des Gegenstandes oder Produkts, das abgegeben werden soll, eine Einrichtung, z. B. einen Münzeinwurfmechanismus, die das Abgeben autorisiert, wobei dessen erfindungsgemäßer Lautsprecher eine Sprachkommunikation ermöglicht, zweckmäßigerweise zusammen mit einer optischen Anzeigetafel, die durch den Strahler bereitgestellt wird, genauer gesagt als ein steifes leichtes Paneel mit einem zellularen Kern, der zwischen einem Paar Häute sandwichartig aufgenommen ist, wobei das Paneel durch einen Rahmen umgeben und durch eine federnde Aufhängung in dem Rahmen angebracht ist.
Ein solcher Verkaufsautomat kann einen Körper aufweisen, und der Rahmen kann an den Körper angebracht sein oder durch den Körper gebildet werden, und kann einen zweiten Wandler aufweisen, der mit dem Strahler gekoppelt ist, um als Antwort auf eine Resonanz des Strahlers infolge einfallender akustischer Energie ein Signal zu erzeugen. Zumindest zwei der zweiten Wandler sind vorzugsweise an beabstandeten Stellen auf dem Strahler vorgesehen. Ein weiterer Wandler kann auf dem Strahler vorgesehen sein, um als Antwort auf eine Resonanz des Strahlers infolge einfallender akustischer Energie ein Signal zu erzeugen, und eine Einrichtung kann zum Vergleichen/Aufbereiten bzw. Formen des durch den weiteren Wandler erzeugten Signals mit dem derjenigen vorgesehen sein, das durch den (die) zweiten Wandler erzeugt wird.
Als Einführung für die 50 bis 52 kann die Technologie eines im wesentlichen erfindungsgemäßen Paneels der 1 und 2 für die Konstruktion eines normalen Tafelmaterials verwendet werden, das gewöhnlich für Notizen und Display- bzw. Ausstellungswerbung verwendet wird, wobei die normale Verarbeitung dieser Tafeln, z. B. Laminieren, Siebdruck oder Spritztechnik, nicht behindert ist. Die Tafel selbst kann folglich spezifiziert, bemessen und elektrodynamisch angetrieben werden, um als akustisches Abstrahlpaneel eines flachen Lautsprechers mit weiter Abdeckung bzw. weitem Versorgungsbereich zu arbeiten. An sich kann eine nicht allzu große Hörerschaft von bis zu 10 Personen für ein kleines Paneel mit 0,56 Quadratmeter oder 30–50 Personen für eine Größe von 0,7 bis 1,2 Quadratmeter bei natürlichen Lautstärkepegeln mit sehr verständlicher Wiedergabe von Sprache und auch Hintergrundmusik oder relevanter Toneffekte nach Bedarf bedient werden. Wegen der natürlich zerstreuten akustischen Abstrahleigenschaften des Paneels werden die verzerrenden Effekte lokaler Randreflexionen minimiert. Eine wesentliche physikalische Beeinträchtigung bzw. Beschränkung einer Proportion des akustischen Paneels beeinträchtigt die Schallverteilung nicht signifikant.
Niedrigere Schallpegel und niedrigere Pegel elektrischer Eingangsleistung sind für ein gegebenes Niveau der Artikulation/Verständlichkeit erforderlich. In einer bevorzugten Form weist das akustische Paneel eine kostengünstige Struktur ei nes Wabenaufbaus aus Papier oder eines Schaumkerns mit einer Dicke von 3 bis 6 mm auf, die mit einem verstärkenden Papier, einem Kunststoffilm oder mit Kunststoffilm beschichteten Papierhäuten mit einer Dicke von 0,08 bis 0,3 mm verbunden ist. Der bevorzugte Antrieb für einen kostengünstigen Entwurf unter Verwendung eines Wandlers mit flacher Oberfläche oder gar eines eingebetteten Wandlers ist piezoelektrisch und wird in biegender oder mit Masse belasteter schwingungsgekoppelter Weise betrieben. Diese Wandler weisen ein mit der Frequenz natürlich ansteigendes akustisches Ausgangssignal auf, das durch eine Kombination eines Reihenwiderstandsantriebs mit der Kapazitätslast des Wandlers und auch durch Belasten mit Masse des Piezoelements (für eine gegebene Masse ist die Beschleunigung umgekehrt proportional zur Frequenz) und über die detaillierte Spezifizierung der mechanischen Eigenschaften der Tafel vorhersagbar und optimal auf eine flache Reaktion bzw. einen flachen Frequenzgang eingestellt wird. Durch eine Steuerung des Faserverlustfaktors in den Häuten, der viskoelastischen Eigenschaften des Klebstoffs, der die Haut mit dem Kern und das Piezoelement mit der Haut durch aufgebrachte Oberflächenlaminate verbindet, einschließlich der Verstärkung für das angezeigte Bild oder den angezeigten Text, und der Volumeneigenschaften des Kerns bei Scherung und Komprimierung kann der gewünschte Frequenzgang erhalten werden.
Wo höhere Schallpegel und größere Paneele von Belang sind, werden Häute mit einer Legierung oder einer Teillegierung eine gute Energieabdeckung (engl. energy coverage) über das Paneel mit einem verhältnismäßig niedrigeren Verlustfaktor liefern, der in geeigneter Weise auf den Tauchspulentyp eines Wandlers mit höherer Leistung angepaßt ist. Der letztgenannte hat ein flaches Frequenzganggebiet. Wo eine flache, nicht unterbrochene Oberfläche auf beiden Seiten des Paneels erforderlich ist, kann der Wandler von dem darin verborgenen eingebetteten Typ sein. Falls eine magnetische Abschirmung für den letztgenannten erforderlich ist, können 0,5 mm dünne Weichstahlfolien unter der Hautoberfläche über der Wandlerfläche enthalten sein. Ein geringer Zuwachs im Wirkungsgrad wird sich aufgrund einer verbesserten Flußverkettung ebenfalls ergeben.
Kleine kostengünstige Beispiele einer Anschlagtafel erfordern keine spezielle Einrahmung oder bestimmte Dämpfung. Für die Tisch- oder Thekenausführung wird eine ausreichende Dämpfung durch den einfachen Kontakt des unteren Rands des akustischen Paneels mit der Oberfläche geschaffen, auf der es plaziert ist. Die Vorrichtung würde eine photorahmenartige Rückenstütze aufweisen, die effektiv ist, selbst wenn sie aus leichter Pappe hergestellt ist. Bestimmte Klassen eines steifen geschäumten Kunststoffs, z. B. nicht plastiziertes PVC, weisen geeignete Volumeneigenschaften auf, entweder selbsttätig eine Haut bildend oder ohne Haut, um innerhalb des Theoriebereichs eines akustischen Paneels zu arbeiten. Diese können direkt ohne zusätzliche versteifende Häute als akustische Paneele dieses Typs verwendet werden.
Die 50 bis 52 veranschaulichen eine Anschlagtafel, eine Werbeanzeigetafel oder dergleichen (48), die eine erfindungsgemäße Lautsprechertechnologie enthält, wie sie in den 1 und 2 gezeigt ist. Ein Lautsprecher (81), der ein steifes leichtes akustisches Strahlerpaneel (2) mit verteilten Moden der in den 1 und 2 gezeigten Art enthält, weist graphische Informationen auf, z. B. Text und/oder Bilder einer beliebigen gewünschten Art, die auf das Paneel (2) gedruckt sind. Die graphische Information kann dann durch eine Tonnachricht über den Lautsprecher ergänzt werden, um die Nachricht zu unterstützen. Wie in 50 gezeigt ist, ist die Lautsprecher/Anzeigetafel (48) auf einem Ständer (23) in Form einer Staffelei angebracht. Alternativ dazu kann die Lautsprecher/Anzeigetafel an einem Draht (33) wie in 51 gezeigt aufgehängt sein. Alternativ dazu kann die Anschlagtafel in irgendeiner anderen gewünschten Art und Weise gehalten werden. Wie in 52 gezeigt ist, kann der Rahmen (1) eine zurückgesetzte Kante (4) enthalten, um die federnde Aufhängung (3) zu verbergen, die zwischen dessen Rückseite und dem Umfangsrand des Paneels (2) angebracht ist. Ein geeigneter Wandler ist, wie in 24 gezeigt, d. h. eine piezoelektrische Biegevorrichtung auf der Platte.
Spezielle Vorrichtungsaspekte dieser Erfindung umfassen ein Sichtanzeigegerät mit einer Anschlagtafel oder dergleichen in Form eines akustischen Strahlers mit verteilten Moden mit einem Wandler, der ganz und ausschließlich darauf ange bracht ist, um den Strahler in Schwingung zu versetzen, um ihn in Resonanz treten zu lassen, der somit ein Lautsprecher ist, welche verwendet werden kann, um die darauf angezeigte optische Information zu unterstützen; wobei der Strahler ein steifes leichtes Paneel mit einem zwischen Hautschichten sandwichartig aufgenommenen zellularen Kern, einen umgebenden Rahmen und eine federnde Aufhängung aufweisen kann, die das Paneel in dem Rahmen befestigt, der Rahmen eine zurückgesetzte Kante haben kann, die die Aufhängung verdeckt, die Häute aus Papier bestehen oder dieses aufweisen können und der Kern eine Wabenstruktur aus Papier aufweisen kann, und der Wandler eine piezoelektrische Biegevorrichtung sein kann.
53 veranschaulicht eine Verpackung, die die erfindungsgemäße Lautsprechertechnologie enthält. Die Verpackung ist in Form eines Kastens (111) mit einem angelenkten Deckel (139) dargestellt, wobei der Kasten oder zumindest ein Teil von ihm aus einem Verbundstoff hergestellt ist, der einen Kern aus geschäumtem Kunststoff aufweist, der zwischen Schichten aus Kraftpappe sandwichartig aufgenommen ist, um ein Paneel wie in 2 gezeigt zu schaffen, so daß der Kasten einen steifen leichten akustischen Strahler mit verteilten Moden wie mit Verweis auf die 1 und 2 beschrieben aufweist. Das rückwärtige Paneel (140) des Kastens wird wie dargestellt verwendet, um einen Lautsprecher (81) mit einen Strahler mit verteilten Moden zu schaffen, obwohl irgendeines der die Seiten des Kastens bildenden Paneele, falls geeignet aufgebaut, geeignet wäre. Eine alternative Anordnung für den Wandler (9) ist in gestrichelten Linien dargestellt.
Ein piezoelektrischer Wandler (9) kann wie in 24 ausführlicher dargestellt vorliegen und ist wie veranschaulicht an der Innenseite des rückwärtigen Paneels (140) des Kastens befestigt und wird durch eine Einheit (112) aus Tonerzeuger, Verstärker und Batterie angetrieben, die ebenfalls auf dem rückwärtigen Paneel angebracht ist. Die Einheit (112) wird durch einen Schalter gesteuert, der mit einem Gelenk (53) einteilig ausgebildet ist, durch das der Deckel (139) am Kasten befestigt ist, wodurch der Tongenerator aktiviert wird, wenn der Deckel angehoben wird. In dieser Anordnung wird der Randabschluß des Paneels (2) durch die Ecken des Kastens gebildet, so daß kein zusätzlicher Rahmen (1) oder keine zusätzliche Aufhängung (3) der in den 1 und 2 gezeigten Art erforderlich ist, Man erkennt, daß die Verpackung nicht die in der Zeichnung dargestellte Form haben muß und z. B. entsprechend den Inhalten geformt sein könnte. Folglich könnte die Verpackung so geformt sein, daß sie eine CD oder dergleichen umschließt, und kann dafür eingerichtet sein, eine Vorschau auf die Inhalte der CD oder eine andere diesbezügliche Information zu liefern.
Spezielle Vorrichtungsaspekte dieser Erfindung umfassen eine Verpackung mit einer Platten- bzw. Tafelkomponente mit einem akustischen Strahler mit verteilten Moden mit einem Wandler, der ganz und ausschließlich auf dem Strahler angebracht ist, um den Strahler in Schwingung zu versetzen, um ihn in Resonanz treten zu lassen, wobei die Tafel ein Paneel mit einem zwischen Hautschichten sandwichartig aufgenommenen zellularen Kern sein kann, typischerweise einem Kern aus geschäumtem Kunststoff, der zwischen Schichten von Kraftpappe sandwichartig angeordnet ist, der Wandler eine piezoelektrische Biegevorrichtung sein kann und die Tafel eine Seite eines Kastens bilden kann, der einen Deckel aufweisen kann, und eine Einrichtung zum Auslösen einer Betätigung des Wandlers bei einer Bewegung des Deckels in bezug auf den Kasten mit dem Deckel verbunden sein kann. Die Verpackung kann ferner einen Signalgenerator, einen Verstärker und eine elektrische Batterie aufweisen.
54 zeigt eine Grußkarte oder eine ähnliche Karte (44), die eine erfindungsgemäße Lautsprechertechnologie enthält. Die Karte liegt in Form eines gefalteten Bauteils mit einem vorderen Blatt (145) und einem hinteren Blatt (146) vor. Zumindest das hintere Blatt (146) ist aus einer Verbundtafel bzw. -platte hergestellt, die aus einem Kern (22) aus Kunststoffschaum besteht, der durch Häute aus Kraftpappe (21) sandwichartig aufgenommen ist, um ein steifes leichtes akustisches Strahlerpaneel (2) mit verteilten Moden der in den 1 und 2 beschriebenen Art zu bilden. Solche Verbundplatten sind unter dem Handelsnamen KAPPABOARD bekannt. Man hat festgestellt, daß ein gemäß der europäischen Standardserie "A" geformtes Paneel geeignet ist. Ein Wandler (9), wie in 24 gezeigt, ist an dem hinteren Blatt (146) angebracht, um das Paneel (2) in Schwingung zu versetzen, um es zur Erzeugung eines akustischen Ausgangssignals in Resonanz schwingen zu lassen. Der Wandler (9) wird durch eine Einheit (112) aus Signalgenerator, Verstärker und Batterie angetrieben, die durch einen in der Falte der Karte verborgenen Schalter (53) betätigt wird, um den Signalgenerator zu aktivieren, wenn die Karte geöffnet wird. Es sei besonders erwähnt, daß in dieser Anordnung kein Rahmen (1) oder keine Einfassung (3) erforderlich ist. Eine ausreichende Dämpfung der Karte wird entweder durch das Material, aus dem die Karte aufgebaut ist, und/oder durch Halten der Karte oder Abstellen dieser auf einer Oberfläche geliefert.
Spezielle Vorrichtungsaspekte dieser Erfindung umfassen eine Grußkarte oder eine ähnliche Karte mit einer Platte bzw. Tafel, die zumindest einen Teil der Karte bildet, wobei die Tafel ein akustischer Strahler mit verteilten Moden mit einem Wandler ist, vorzugsweise vom piezoelektrischen Biegevorrichtungstyp, z. B. eine kristalline Scheibe, der ganz und ausschließlich auf dem Strahler angebracht ist, um den Strahler in Schwingung zu versetzen, um ihn in Resonanz treten zu lassen, wobei die Tafel vorzugsweise ein Paneel mit einem zwischen Hautschichten sandwichartig aufgenommenen zellularen Kern ist, z. B. einem Kern aus geschäumtem Kunststoff, der zwischen Schichten aus Kraftpappe sandwichartig angeordnet ist. Eine solche Tafel kann ein Blatt der Karte bilden, die ein Paar Blätter aufweisen kann, vorzugsweise mit einer zugeordneten Einrichtung zum Auslösen einer Betätigung des Strahlers bei Bewegung eines Blatts in bezug auf das andere Blatt; und eine Grußkarte oder ähnliche Karte kann einen Signalgenerator, einen Verstärker und eine elektrische Batterie auf einem Blatt der Karte aufweisen.
55 zeigt ein audiovisuelles System für Multimedia mit einem Bewegungsbildprojektor (31), der so angeordnet ist, daß er ein Bild auf einen Projektionsschirm projiziert, der durch ein Lautsprecherpaneel (32) der in den 1 und 2 gezeigten Art gebildet wird. Das letztgenannte (32) weist ein Paneel (2) mit Aluminium- oder kohlenstoffaserverstärkten Häuten (21) auf, die einen Kern (22) aus einer Aluminiumfolie mit Wabenstruktur sandwichartig aufnehmen. Der Verbund kann zusammen unter Verwendung irgendeines Epoxid-Klebstoffs befestigt werden. Für eine Größe des Schirmpaneels von 1,22 × 1,38 m kann die Dicke der Aluminiumhäute 300 Mikrometer betragen. Die Kerndicke kann 11 mm betragen, und die Zellgröße der Wabenstruktur kann 9,5 mm umfassen. Ein solches Paneel ist steif, hat eine geringe Dichte, einen hohen Modul und ist in bezug auf die Biegesteifigkeit im wesentlichen isotrop.
Ein Paar kleinere zusätzliche Lautsprecher (114) der in den 1 und 2 beschriebenen Art sind auf gegenüberliegenden Seiten des Mittelkanal-Lautsprecherpaneels (32) durch Gelenke (34) angelenkt, wodurch die zusätzlichen Paneele gegen das primäre Paneel (32) geschwenkt werden können, wenn sie nicht in Gebrauch sind, und in die Gebrauchsstellung wie veranschaulicht bewegt werden können. Die zusätzlichen Paneele (114) sind so eingerichtet, daß sie jeweilige Informationen des linken und rechten Kanals z. B. für einen Stereobetrieb empfangen und abstrahlen. Die zusätzlichen Lautsprecher (114) können Paneele (2) mit Häuten (21) aus Aluminiumfolie oder kohlenstoffaser- oder glasfaserverstärktem Kunststoff aufweisen. Ein dekorativer Film, z. B. aus Melanex, kann über eine der Häute oder beiden Häuten aufgebracht werden. Der Kern (22) der Paneele (114) kann aus einer Aluminiumfolie z. B. in einer Zellanordnung mit Wabenstruktur oder aus Papierzellen bestehen. Wo Papier verwendet wird, kann es mit einem Kunststoffmaterial imprägniert sein, wie z. B. einer Phenolverbindung, um die Steifigkeit des Papiers zu verbessern. Die Zellgröße kann in dem Bereich von 3 bis 6 mm und die Kerndicke in der Größenordnung von 3 bis 10 mm liegen. Wo die Häute aus einer Aluminiumfolie bestehen, können sie 25 bis 100 Mikrometer dick sein. Ein Epoxid-Klebstoff kann verwendet werden, um das Paneel zusammenzubauen.
Eine Stereowiedergabe, d. h. eine Zweikanaltonwiedergabe, ist mit der Erzeugung eines Tonstudioeindrucks (engl. sound stage Illusion) verbunden, der die Eigenschaften einer Quellenanordnung, Perspektive und der Umgebung bzw. Atmosphäre der ursprünglichen Aufzeichnung einschließt. Stereo mit herkömmlichen Lautsprechern ist im Hinblick auf den Standort einer Phantomquelle und in einigen Fällen die Perspektive gut, ist aber bezüglich des Ausdrucks des natürlichen Raums und der natürlichen Atmosphäre schlechter. Dies verhält sich so, weil es die Eigenschaft einer Beinahe-Punktquelle herkömmlicher kolbenartiger Lautsprecher leicht macht, ihren physika lischen Standort akustisch zu identifizieren, was mit dem Wunsch nach einer allgemeinen Stereobildlokalisierung in Konflikt steht.
Es wird oft gesagt, daß als Wiedergabevorrichtungen die Lautsprecher in dem Tonstudioeindruck verschwinden sollten. Ein Teil des Problems liegt in dem relativ schmalen, nach vorn gerichteten Abstrahlrichtvermögen herkömmlicher Lautsprecher, Außerdem ist die Tonbalance zu den Seiten und der Rückseite des Gehäuses, die das Hall- bzw. Echoschallfeld im Raum in hohem Maße steuert, gefärbt und mit merklichen Variationen im Frequenzgang unausgeglichen. Dies beeinträchtigt den Eindruck eines natürlichen akustischen Raums und einer natürlichen akustischen Umgebung.
Die Ausführungsform von 55 verwendet ein Paar akustische Paneellautsprecher für linke und rechte Kanäle, die über die ganze Oberfläche über einen weiten Frequenzbereich, typischerweise 100 Hz bis 20 kHz, in eine komplexe Schwingung versetzt werden. Das zentrale/primäre Lautsprecherpaneel (32) ist an einer Aufhängungseinrichtung (33) aufgehängt dargestellt; das Paneel kann aber alternativ dazu z. B. auf einem Bodenständer gehalten werden.
57 zeigt, wie das Projektionsgerät in einem mit einer Sitzgelegenheit (146) ausgestatteten Raum (145) angeordnet sein kann. Das Gerät weist einen Projektor (31) auf, der ein Bild auf den Schirm (32) projiziert, und enthält auch ein Paar Sub- bzw. Neben-Tieftonlautsprecher (35), die einen herkömmlichen Aufbau aufweisen können, an den Seiten des Raums, um eine Baßtonerweiterung zu verbessern, und ein Paar Lautsprecher (117) für einen rückwärtigen Effekt, d. h. sogenannte Umgebungslautsprecher, an der Rückseite des Raumes. Die rückwärtigen Lautsprecher (117) sind im Hinblick auf ihre breiten und gleichmäßigen Tondispersionscharakteristiken geeigneterweise ebenfalls von der in den 1 und 2 gezeigten Art. Die Lautsprecher für den rückwärtigen Effekt können den gleichen Aufbau wie die zusätzlichen Lautsprecher (114) haben.
Ein erfindungsgemäßer Paneellautsprecher mit verteilten Moden kann bemerkenswerte ungerichtete Eigenschaften haben. Für eine akustische Wiedergabe von Umgebungskanälen eines Tonsystems muß die Energie, idealerweise von ungerichteten Quellen, breit verteilt werden. Es ist wichtig, daß die Schallquelle nicht gut lokalisiert ist, da ansonsten die Wahrnehmung eines großen Umgebungsraums, des simulierten akustischen Bereichs hinter dem Hörer, unzufriedenstellend ist.
Bislang werden für eine Umgebungswiedergabe herkömmliche gerichtete Lautsprecher und/oder Lautsprecher mit kleiner Quelle, im allgemeinen Tauchspulentypen, verwendet. Aufgrund des Intensitätsphänomens einer akustischen Wahrnehmung empfinden näher zu einem nahe gelegenen Umgebungslautsprecher sitzende einzelne Zuhörer ihre Wahrnehmung stark auf diesen Lautsprecher lokalisiert, was den Raum- bzw. Umgebungseffekt und ihre gesamte Wahrnehmung des Mehrkanal-Schallfeldes beeinträchtigt. Die Lokalisierung kann so stark sein, daß die akustische Aufmerksamkeit von den primären Studiotonkanälen abgelenkt bzw. weggezogen wird.
Ein Umgebungswiedergabesystem, das mit einem oder mehr Lautsprechern gemäß den erfindungsgemäßen Lehren aufgebaut ist, gibt ein großes Schallfeld oder eine nahezu gleichmäßige Intensität ab, das eine absichtlich schlechte Lokalisierung aufweist. Eine große Zuhörerschaft kann sogar mit einigen Personen in unmittelbarer Nähe (bis zu 0,5 m nah) zu den Paneellautsprechern ohne irgendeine merkliche Lokalisierung des nächstgelegenen Wiedergabekanals und mit der wesentlichen Eigenschaft einer nicht beeinträchtigten akustischen Wahrnehmung der wichtigen vorderen Kanäle behandelt bzw. versorgt werden. Für das Tonwiedergabesystem mit mehreren Kanälen als ganzes wird als Folge der wünschenswerten Abstrahlcharakteristiken des Tonwiedergabegeräts mit einem akustischen Paneel eine außerordentlich verbesserte Naturtreue erzielt. Die Umgebungslautsprecher können, falls erwünscht, an Drähten aufgehängt und durch die Anbringung eines geeigneten Bildes an dem Paneel (2) so verborgen werden, daß sie Bildern ähneln.
56 zeigt, wie die Rahmen (1) des Projektions/Lautsprecherpaneels mit einer zurückgesetzten Kante (36) geschaffen sein können, wodurch die Aufhängung (3) verdeckt werden kann. Die Rahmen der zusätzlichen Lautsprecher (114) und der Umgebungslautsprecher (117) können ähnlich geschaffen sein.
Spezielle Vorrichtungsaspekte dieser Erfindung umfassen einen Projektionsschirm mit einem Paneel mit einer leichten reflektierenden Oberfläche, worin der Schirm ein akustischer Strahler mit verteilten Moden mit einem Wandler ist, der ganz und ausschließlich darauf angebracht ist, um den Strahler in Schwingung zu versetzen, um ihn in Resonanz schwingen zu lassen, wobei der Strahler vorzugsweise ein steifes leichtes Paneel mit einem zwischen einem Paar Häute mit hohem Modul sandwichartig aufgenommenen zellularen Kern, einen umgebenden Rahmen und eine federnde Aufhängung aufweist, die das Paneel in dem Rahmen befestigt, wobei der zellulare Kern vorzugsweise aus einer Aluminiumfolie mit Wabenstruktur besteht und die Häute vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff bestehen, und/oder der Projektionsschirm paneelförmige Lautsprecher aufweist, die an dessen gegenüberliegenden Seiten angebracht sind, um Informationen des rechten und linken Kanals zu liefern, wobei genauer gesagt linke und rechte Lautsprecher an dem Strahler so angelenkt sind, daß sie gegen den Strahler zur Lagerung geklappt werden können, vorzugsweise sie selbst als akustische Strahler mit verteilten Moden, die jeweils einen Wandler aufweisen, der ganz und ausschließlich darauf angebracht ist, um den Strahler in Schwingung zu versetzen, um ihn in Resonanz schwingen zu lassen, und/oder als ein audiovisuelles Gerät, gekennzeichnet durch einen Projektionsschirm wie oben, und/oder mit zumindest einem rückwärtigen Kanallautsprecher in Form eines akustischen Strahlers mit verteilten Moden mit einem Wandler, der ganz und ausschließlich darauf angebracht ist, um den Strahler in Schwingung zu versetzen, um ihn in Resonanz schwingen zu lassen.
Ein solches akustisches Paneel, das mit einer ausreichenden Größe hergestellt ist, um als ein Projektionsschirm für Stand-, Film- und Videobilder zu dienen, ist somit gleichzeitig ein Tonwiedergabegerät z. B. für den Mittel- oder Dialogkanal eines Heimkinos, wobei erfindungsgemäße akustische Paneele eine ausreichende Größe, z. B. mit einer Breite von mehr als 0,6 m, aufweisen und in einzigartiger Weise eine sehr gute Schallabdeckung für Hörer liefern. Demonstrationen im Einsatz haben eine gute Verständlichkeit und Tonklarheit über den Bereich der gesamten Zuhörerschaft mit dem wesentlichen Vorteil gezeigt, daß Personen, die dem Schirm am nächsten sitzen, nicht unter der vollen Lautstärke zu hoher Schallpegel der nächstgelegenen Quellen leiden, was ein unabänderlicher Mangel herkömmlicher gerichtet abstrahlender Lautsprecher auf Konusbasis ist.
Ein anderer erfinderischer Aspekt eines erfindungsgemäßen Projektionsschirms ergibt sich außerdem in bezug auf herkömmliche Mittelkanal-Lautsprecher und die ausgeprägte Neigung des Ohrs, die akustische Mitte eines Konus/Membranlautsprechers zu lokalisieren, so daß der gesamte Ton von einer solchen konzentrierten kleinen Quelle zu kommen scheint, was folglich von der naturgetreuen Wahrnehmung ablenkt, wohingegen für ein erfindungsgemäßes akustisches Paneel seine einzigartig ungerichtete Abstrahleigenschaft bedeutet, daß der Ton von dem ganzen akustischen Bereich des Schirms, nicht aber von einem isolierten Punkt zu kommen scheint, so daß, wenn das Bild auf dem Paneel von Ton begleitet wird, es einen starken synästhetischen Effekt insofern liefert, als das Fehlen einer spezifischen Schallquellenlokalisierung erlaubt, daß die kombinierte Tonwahrnehmung durch Ohr und Gehirn einen gedachten bzw. fiktiven, virtuellen und nicht definierten/ungefähren Standort für Schallquellen frei sensorisch assoziiert, so daß sie mit Stellen synchronisiert und/oder registriert wird, die durch das optische Bild auf der akustischen Oberfläche präsentiert werden, wobei z. B. Stimmen im Geiste ziemlich nah und genau auf Mund und Gesicht bezogen werden. Bei gut aufgezeichneten Dialogsektionen scheint nicht nur ein virtuelles oder wahrgenommenes akustisches Bild dem tatsächlichen optischen Bild zu folgen, es kann auch dazu dienen, die Information zu transportieren, die für die Wahrnehmung von Tiefe/Perspektive notwendig ist, so daß die Qualität der Einbeziehung der Hörer in die Kinowahrnehmung wesentlich gesteigert wird.
Eine Schlitzbildung (38) für Ränder erfindungsgemäßer Resonanzmoden-Paneelbauteile, siehe 58, kann ebenfalls beim Verbessern einer Gleichmäßigkeit der Biegewellenwirkung und/oder allgemein zum Steuern bzw. Kontrollieren bestimmter Frequenzen durch Beeinflussen relevanter Resonanzmoden nützlich sein.
Bezüglich irgendeiner erwünschten weiteren Korrektur oder Zusammensetzung einer gewünschten frequenzbezogenen Antwort bzw. Reaktion, vielleicht insbesondere bei Nieder- oder Hochfrequenzenden des Arbeitsbereichs, z. B. falls eine Koinzidenzfrequenz entweder bei einem solchen Ende oder in der Mitte enthalten ist, kann eine elektronische Eingangssignalver arbeitung für einen erfindungsgemäßen Lautsprecher vorgesehen werden.
59 zeigt eine einfache Eingangssignalbandbreitensteuerung durch Schaltungsanordnungen mit einem Kondensator (77) und einem Widerstand-Kondensator-Glied (78, 77) und einem Verstärker (10) (59a, 59b) für piezoelektrische Wandler (9, 59a; 79, 59d), einschließlich einer Bewertung für eine erforderliche Bereichsantwort (96, 59c).
Eine weitere einfache passive Entzerrerschaltung (im Vergleich zu Kreuzpunktnetzwerken vom normalen Kern-Typ) ist in 60a dargestellt (unter Verwendung eines Verstärkers 10 mit einem parallelen LCR-Netzwerk 113, 77, 78) und 60c (parallele Widerstand-Kondensator-Schaltung (78, 77)) bezüglich bestimmter Frequenzganganforderungen (60b, 60d), die vielleicht von besonderer Bedeutung sind, um Effekte einer enthaltenen Koinzidenzfrequenz zu behandeln.
Eine Flächenkrümmung erfindungsgemäßer Resonanzpaneelbauteile wurde in bezug auf ein Beeinflussen der Biegesteifigkeit in der Abmessung des betreffenden Paneelbauteils er wähnt. Es kann jedoch andere Erfordernisse oder Anforderungen für gekrümmte Lautsprecher oder Mikrophone oder passive Hall-, Filter- oder Abstimmpaneele geben, z. B. unauffällig zu gekrümmten Oberflächen, wie z. B. Säulen, zu passen. 61 zeigt die Verwendung gekrümmter Resonanzpaneellautsprecher (55) oder als Verstärker oder Satelliten, die eine Diffusion (61a), ein Fokussieren (61b) und eine Anwendung in einem Zuhörerraum mit vorwärts fokussierenden Lautsprechern typischerweise zum Definieren einer Stereowirkung mit Diffusion (57) hinter ihnen, und rückwärtigen zerstreuenden Lautsprechern, typischerweise zum Verbessern der Atmosphären- bzw. Umgebungswahrnehmung, demonstrieren.
Was vollständige Heimkino-Umgebungssysteme mit fünf Kanälen anbetrifft, so können diese unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Resonanzpaneellautsprechers erhalten werden, wobei sie den Schirm (118) selbst als den Mittelkanal und irgendwelche erwünschten Neben-Tieftonlautsprecher (35) enthalten. Einen besonderen Vorzug erkennt man jedoch in Systemen, wo vielleicht nur rückwärtige Umgebungslautsprecher vom Resonanzpaneeltyp sind, siehe 117 oder 62, möglicherweise weil herkömmliche vorwärts gerichtete Stereolautsprecher (42) vom Konustyp aus irgendwelchen Gründen tatsächlich bevorzugt werden.
Wendet man sich nun der Verwendung erfindungsgemäßer Paneelbauteile ausschließlich als passive akustische Vorrichtungen zu, zeigt 63 ein Beschallen bzw. Abstimmen für ein kleines Theater oder Tanzstudio; und 64 zeigt eine Verwendung in einer Befestigung, wie z. B. einer Hifi-Einheit (46), z. B. als eine Basis (44), die auf Polster oder Füßen (45) dargestellt ist. 65 zeigt die Verwendung als bauliche Paneele (44) eines Gehäuses für herkömmliche Lautsprechereinheiten (42) vom Konustyp, die in bezug darauf sehr erfolgreich sein können, eine minimale Färbung zu ergeben/verleihen und/oder sogar den Raum zu korrigieren oder eine andere Färbung zu verwenden, falls geeignet "variiert" wird. Die 66a und 66b zeigen ein Paneel (22), das als ein senkrecht stehender Resonanzboden (47) eines Klaviers verwendet wird, der an dessen rückseitig mit Fäden verstärktem Rahmen (108) angebracht ist, wobei es durch Stiftschrauben 107 befestigt ist, die eine Klemm- oder nur eine einfache Rückhaltewirkung haben können, wobei es zutrifft, daß Löcher durch erfindungsgemäße Paneele nicht nachteilig sein müssen, sondern sogar in bezug auf bestimmte Schwingungsfrequenzen von Vorteil sein können, falls sie an geeigneten berechenbaren Stellen liegen. Somit wäre eine Befestigung mit einer guten Anordnung, aber ohne unerwünschte Effekte auf die Schwingungsleistung möglich.
67 betrifft die Herstellung von dem Punkt an, an dem das Einsatzmaterial (engl. stock sheet) für die Kerne (22), das in einer Größe vorliegt, aus der mehrere Paneelbauteile (2) resultieren können, zumindest eine aufgebrachte Haut (untere in 67b) hat und die andere Haut (21) aufgebracht wird (obere in 67a) über die ganze Kernschicht, soweit erwünscht, nachdem die Wandler (9) eingebaut sind, zweckdienlicherweise zusammen mit einer gedruckten Verdrahtungsbahn (122) und einer Wandlerzuleitungsverdrahtung (28), vorteilhafterweise zum Auswickeln (engl. reeling out), vor der oberen Haut (21), und Befestigen in einer flachen Einkerbung des Kerneinsatzmaterials verbunden wird. Eine durch einen Pfeil (125) gezeigte Bewegung erlaubt ein Abtren nen bzw. Abschneiden (124) bei einer gewünschten Paneelabmessung (Länge), und die andere (Breite) kann durch eine Breite des Kerneinsatzmaterials oder durch Trennen wie dargestellt festgelegt werden, was zu einer äußerst effektiven Massenherstellung führt. Die Abmessungen des Paneelbauteils (Länge/Breite) werden natürlich leicht beim praktischen Ausführen erfindungsgemäßer Verfahren bestimmt, einschließlich für andere als rechtwinklige Formen, die aus rechtwinkligen Vorgängern zu fertigen sind, die einem relevanten Seitenverhältnis entsprechen, wie hierin bestimmt ist.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Ausführungsformen dieser Erfindung haben die gleichen und mehr Verwendungen und Anwendungen als die gegenwärtigen herkömmlichen Lautsprecher vom Konustyp.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer akustischen Vorrichtung mit einem Bauteil (2), das sich quer zu seiner Dicke erstreckt und imstande ist, zumindest über eine absichtlich indirekt akustisch aktive Fläche der Querausdehnung des Bauteils Biegewellen aufrechtzuerhalten, wobei das Bauteil (2) Parameter aufweist, wie etwa geometrische und für die Biegesteifigkeit, von deren Werten seine Verteilung von Resonanzmoden einer natürlichen Biegewellenschwingung über die Fläche abhängt, wobei das Verfahren eine Analyse der Verteilung der Resonanzmoden der natürlichen Biegewellenschwingung des Bauteils (2) über die Fläche umfasst sowie ein Auswählen von Werten bestimmter der Parameter, die zu einer Verteilung der Figenresonanzmoden führen, weiche für einen gewünschten erzielbaren akustischen Betrieb der Vorrichtung über einen interessierenden Frequenzbereich vorteilhaft ist, und ein Herstellen des Bauteils (2) mit den ausgewählten Werten der Parameter als zumindest eine Komponente der Vorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Parameter wenigstens zwei verschiedene Richtungen durch die Fläche des Bauteils (2) betreffen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Analyse ein Bewerten von Teilen oder Teilflächen der Fläche im Hinblick auf einen Schwingungsenergieinhalt beinhaltet, der von den vorbestimmten Eigenresonanzmoden stammt und das Auswählen so erfolgt, dass das Vorkommen niedriger Schwingungsenergieinhalte der Teile oder Teilflächen verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Verringern darin besteht, das Vorkommen niedriger Schwingungsenergieinhalte der Teile oder Teilflächen zu minimieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Analyse ein Bewerten von Teilen oder Teilflächen der Fläche im Hinblick auf einen Schwin gungsenergieinhalt beinhaltet, der von den vorbestimmten Eigenresonanzmoden stammt, und das Auswählen derart erfolgt, dass eine gleichmäßigere Ausbreitung der Schwingungsenergieinhalte der Teile oder Teilflächen hervorgerufen wird.
Verfahren zum Herstellen einer akustischen Vorrichtung mit einem Bauteil (2), das sich quer zu seiner Dicke erstreckt und imstande ist, zumindest über eine absichtlich akustisch aktive Fläche seiner Querausdehnung Biegewellen aufrechtzuerhalten, die akustisch relevante Resonanzmoden seiner natürlichen Biegewellenschwingung beinhalten, welche eine charakteristische Verteilung von schwingungsmäßig aktiveren oder aktivsten Gebieten und schwingungsmäßig weniger oder am wenigsten aktiven Gebieten über die Fläche aufweist, die von Werten zumindest zweier bestimmter Parameter des Bauteils (2) abhängig ist, wobei das Verfahren eine Analyse einer geringeren oder geringsten und einer größeren oder größten Schwingungsaktivität in den Gebieten umfasst sowie ein Auswählen von Werten, die einer Verteilung entsprechen, bei der Gebiete geringer oder keiner Schwingungsaktivität auf ein Optimum hin verringert sind, das für eine weitere Übereinstimmung mit einem gewünschten erzielbaren akustischen Betrieb der Vorrichtung möglich ist, und ein Herstellen des Bauteils (2) mit den ausgewählten Werten der Parameter zumindest als eine Komponente der Vorrichtung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei ein Satz der Resonanzmoden und entsprechende Beiträge zu der Verteilung durch mindestens einen der Parameter besonders beeinflusst werden und ein anderer Satz der Resonanzmoden und entsprechende Beiträge zu der Verteilung durch einen anderen der Parameter besonders beeinflusst werden, wobei die ausgewählten Werte des einen und des anderen Parameters, die den Beiträgen des einen Satzes zu den schwingungsmäßig aktiveren oder aktivsten Gebieten entsprechen, soweit praktisch erreichbar zu den Beiträgen des anderen Satzes zu den schwingungsmäßig weniger oder am wenigsten aktiven Gebieten komplementär sind und umgekehrt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Analyse ein Bewerten von Frequenzen der Resonanzmoden nach Abständen ihrer Werte beinhaltet und das Bestimmen derart erfolgt, dass optimale mögliche Abstände dieser Frequenz erreicht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Parameter auf mindestens zwei verschiedene konzeptionelle Frequenzen beziehen, auf die ihrerseits Frequenzen der Resonanzmoden bezogen werden können.
Verfahren zum Herstellen einer akustischen Vorrichtung mit einem Bauteil (2), das sich quer zu seiner Dicke erstreckt und imstande ist, in einer akustisch wirksamen Fläche seiner Querausdehnung Biegewellen aufrechtzuerhalten, die betriebsmäßig relevante Resonanzmoden seiner natürlichen Biegewellenschwingung beinhalten, welche auf mindestens zwei konzeptionelle Frequenzen bezogen werden können, die von Werten mindestens zweier bestimmter Parameter des Bauteils (2) abhängig sind, wobei das Verfahren eine Analyse umfasst, um ausgewählte Werte der Parameter zu bestimmen, sodass Werte der solchermaßen mit den Resonanzmoden in Beziehung stehenden konzeptionellen Frequenzen bei Frequenzen erhalten werden, die vorteilhaft beabstandet und verschachtelt sind, um einen gewünschten akustischen Betrieb der Vorrichtung zu erzielen, sowie ein Herstellen des Bauteils (2) mit den ausgewählten Werten der Parameter als zumindest eine Komponente der Vorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei die ausgewählten Parameter gewährleisten, dass die konzeptionellen Frequenzen so in Beziehung stehen, dass eine Verschachtlung der Resonanzmodenfrequenzen mit Abständen und einer sich ergebenden Ausbreitung bei oder nahe einem Optimum für eine Nicht-Koinzidenz und Gleichmäßigkeit einer solchen Ausbreitung vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die konzeptionellen Frequenzen durch die ausgewählten Werte der verschiedenen Parameter jeweils definierend beeinflusst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ausgewählten Werte von den entsprechenden Parametern stammen, die sich auf eine geometrische Konfiguration oder Form und/oder auf Biegesteifigkeiten in unterschiedlichen Richtungen beziehen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ausgewählten Werte von den entsprechenden Parametern einer ähnlichen Art stammen und durch einen gegenseitig relativen Wert wie etwa ein Verhältnis oder einen relativen Prozentanteil auswählbar sind.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die entsprechenden geometrischen Parameter eine Form zumindest der Fläche des Bauteils (2) für eine gegebene Biegesteifigkeit (Biegesteifigkeiten) des Bauteils durch die Fläche definieren.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die ausgewählten Werte der geometrischen Parameter eine bestimmte Abweichung einer Grundform gemäß Abmessungen in unterschiedlichen Richtungen über die Form angeben.
Verfahren zum Herstellen einer akustischen Vorrichtung, umfassend den Schritt des Bestimmens einer geometrischen Konfiguration eines Bauteils (2), das sich quer zu seiner Dicke in seiner zu konfigurierenden Fläche erstreckt und imstande ist, zumindest über die Fläche Biegewellen aufrechtruerhalten, wobei das Verfahren eine Analyse der Verteilung von Resonanzmoden einer natürlichen Biegewellenschwingung des Bauteils (2) umfasst, welche Verteilung für verschiedene Konfigurationen der Fläche, wie sie durch relevante geometrische Parameter unterschiedlich definiert sind, verschieden ist, sowie ein Auswählen eines bestimmten relativen Werts der Parameter, für den die Verteilung der Eigenresonanzmoden als vereinbar mit einer gewünschten erreichbaren Wirkung oder einem gewünschten erreichbaren Betrieb der akustischen Vorrichtung über einen interessierenden Frequenzbereich bestimmt wird, und ein Herstellen des Bauteils (2), dessen Fläche mit dem bestimmten relativen Wert der geometrischen Parameter konfiguriert ist, als eine Komponente der Vorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die geometrischen Parameter Abmessungen in unterschiedlichen Richtungen über die Fläche umfassen.
Verfahren zum Herstellen einer akustischen Vorrichtung unter Verwendung eines Bauteils (2) einer gegebenen geometrischen Konfiguration, das sich quer zu seiner Dicke erstreckt und imstande ist, über seine Fläche Biegewellen aufrechtzuerhalten, wobei das Verfahren eine Analyse zur Bestimmung von Werten geometrischer Parameter in zwei jeweiligen Richtungen über die Fläche umfasst, welche mit entsprechenden Biegesteifigkeiten des Bauteils (2) beitragen, um konzeptionelle Frequenzen herzuleiten, die zu einer natürlichen Biegewellenschwingung des Bauteils (2) in Bezug setzbar sind, die innerhalb der Fläche für eine erreichbare akustische Wirkung eines Teils des Bauteils (2) in Bezug auf eine gewünschte Funktion der Vorrichtung so nützlich wie möglich ist, sowie ein Bestimmen entsprechender Biegesteifigkeiten in den Richtungen und ein Festlegen des Teils als akustisch wirksame Fläche durch Mittel, welche einen Durchgang von Biegewellen in dem Bauteil (2) über die Begrenzungsmittel hinaus begrenzen, sowie ein Herstellen des Bauteils (2) mit der begrenzten wirksamen Fläche zumindest als Komponente der Vorrichtung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Analyse nur vorbestimmte Resonanzmoden beinhaltet, die in dem Frequenzbereich eher niedrig als hoch sind.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die vorbestimmten Resonanzmoden mehr als zwanzig oberhalb einer natürlichen Grundfrequenz und verwandter konzep tioneller Frequenzen umfassen, die ferner in Beziehung zu der natürlichen Biegewellenschwingung des Bauteils (2) setzbar sind.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die vorbestimmten Resonanzmoden die ersten fünfundzwanzig oder mehr oberhalb der Eigenresonanzfrequenzen umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das oder jedes Bauteil Dämpfmittel (3, 2P) aufweist, die selektiv daran angebracht sind und dazu vorbestimmt sind, Frequenzen entsprechend einem oder mehr der Resonanzmoden zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die selektiven Dämpfmittel Dämpfzusätze (2P) an mittleren Positionen der Fläche umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Begrenzungsränder des oder jedes Bauteils (2) an die Fläche angrenzen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die oder jede akustische Vorrichtung (81) einen Rahmen (1) aufweist, der so um ihre Ränder herum angebracht ist, dass er dort bis zu einem gewünschten Maß eine Biegewellenschwingung ermöglicht ist.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei der Rahmen (1) mit einem schwingungssteuernden Material (3) zwischen dem Rahmen (1) und den Rändern angebracht ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei die Fläche innerhalb der Querausdehnung des Bauteils (2) durch Mittel (22C) definiert ist, welche einen Durchgang von Biegewellen über die Fläche hinaus ungünstig beeinflussen.
Aktive akustische Vorrichtung, die mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 28 erhältlich ist, umfassend mit dem Bauteil (2) gekoppelte Wandlermittel (9) an einer asymmetrischen mittenversetzten Position weg von Achsen oder Linien, welche Punkte maximaler/minimaler Maße oder Richtungen geometrischer Parameter im Abstand von den Ecken und Rändern des Bauteils verbinden, um eine vorteilhafte Kopplung mit und Verteilung von Resonanzmoden für eine Verwendung als Lautsprecher oder Mikrofon vorzusehen.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei das Bauteil (9) eine im wesentlichen rechteckige akustisch wirksame Fläche besitzt und die Wandlermittel an einer Position angeordnet sind, welche im wesentlichen 3/7 und/oder 4/9 und/oder 5/13 der Länge von Seiten des Bauteils (2) entspricht, die als Koordinaten von einer Ecke der Fläche oder des Bauteils (2) verwendet werden.
Akustische Vorrichtung mit einem Bauteil (2), dass sich quer zu seiner Dicke erstreckt und imstande ist, in einer akustisch wirksamen Fläche seiner Querausdehnung Biegewellen aufrechtzuerhalten, die betriebsmäßig relevante Resonanzmoden seiner natürlichen Biegewellenschwingung beinhalten, welche zu mindestens zwei konzeptionellen Frequenzen in Bezug setzbar sind, die von ausgewählten Werten zumindest zweier Parameter des Bauteils (2) abhängig sind, wobei das Bauteil Werte der Parameter besitzt, die so vorbestimmt sind, dass Werte der so mit den Resonanzmoden in Beziehung stehenden konzeptionellen Frequenzen bei Frequenzen erhalten werden, die vorteilhaft beabstandet und verschachtelt sind, um einen gewünschten akustischen Betrieb der Vorrichtung zu erzielen, und mit Wandlermitteln (9), welche mit dem Bauteil (2) gekoppelt sind, wobei das Bauteil (9) eine im wesentlichen rechteckige akustisch wirksame Fläche aufweist und die Wandlermittel (9) an einer Position angeordnet sind, welche im wesentlichen 3/7 und/oder 4/9 und/oder 5/13 der Länge von Seiten des Bauteils (2) entspricht, die als Koordinaten von einer Ecke der Fläche oder des Bauteils (2) verwendet werden.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei die ausgewählten Parameter gewährleisten, dass die konzeptionellen Frequenzen in einem solchen Zusammenhang stehen, dass eine Verschachtelung der Resonanzmodenfrequenzen mit Abständen und einer sich ergebenden Ausbreitung bei oder nahe einem Optimum für eine Nicht-Koinzidenz und Gleichmäßigkeit einer solchen Ausbreitung vorliegt.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, wobei die konzeptionellen Frequenzen durch die ausgewählten Werte der verschiedenen Parameter jeweils definierend beeinflusst sind.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 33, wobei die ausgewählten Werte von entsprechenden Parametern stammen, die eine geometrische Konfiguration oder Form und/oder Biegesteifigkeiten in unterschiedlichen Richtungen betreffen.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 34, wobei die ausgewählten Werte von entsprechenden Parametern einer ähnlichen Art stammen und durch einen gegenseitig relativen Wert, wie etwa ein Verhältnis oder einen relativen Prozentanteil, auswählbar sind.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 34 oder 35, wobei die entsprechenden geometrischen Parameter eine Form zumindest der Fläche des Bauteils (2) für eine gegebene Biegesteifigkeit (Biegesteifigkeiten) des Bauteils (2) durch die Fläche definieren.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die ausgewählten Werte der geometrischen Parameter eine bestimmte Abweichung einer Grundform gemäß Abmessungen in unterschiedlichen Richtungen über die Form angeben.
Akustische Vorrichtung mit einem Bauteil (2), das sich quer zu seiner Dicke erstreckt und imstande ist, Biegewellen aufrechtzuerhalten, wobei das Bauteil (2) eine geometrische Konfiguration aufweist, die eine natürliche Biegewellenschwingung über seine Fläche mit Resonanzmoden, welche auf mindestens zwei konzeptionelle Frequenzen beziehbar sind, sowie einen Zusammenhang zwischen den konzeptionellen Frequenzen, derart, dass sich aus den konzeptionellen Frequenzen ergebende vorbestimmte Resonanzmoden niedrigerer Frequenz dadurch korreliert sind, dass zumindest einige schwingungsmäßig aktivere oder aktivste Gebiete der Fläche für solche Moden, die auf eine der konzeptionellen Frequenzen bezogen sind, von schwingungsmäßig weniger oder am wenigsten aktiven Gebieten, die Moden der anderen der konzeptionellen Frequenzen betreffen, geteilt werden oder diesen entsprechen, wobei Abmessungen des Bauteils (2), die diese konzeptionellen Frequenzen bestimmen, in unterschiedlichen Richtungen über die Fläche liegen, wobei diese Richtungen im wesentlichen orthogonal zueinander liegen, wobei die Fläche eine im wesentlichen rechteckige Form mit einer Länge und Breite als geometrischen Parametern oder Maßen besitzt und wobei Wandlermittel (9) mit dem Bauteil (2) an einer Position gekoppelt sind, die im wesentlichen 3/7 und/oder 4/9 und/oder 5/13 der Länge von Seiten des Bauteils (2) entspricht, die als Koordinaten von einer Ecke der Fläche oder des Bauteils (2) verwendet werden.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 38, wobei die im wesentlichen rechteckige Fläche im wesentlichen gleiche Biegesteifigkeiten längs ihrer Länge und Breite besitzt, die um etwa 13,4% oder etwa 37% abmessungsmäßig ungleich sind.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 38 oder Anspruch 39, wobei die Fläche für zumindest eine diagonale Abmessung um einen Betrag von echten rechtwinkligen Ecken abweicht, der zuzuschreibende Resonanzmoden vorteilhaft auf solche bezieht, die sich aus den Längen- und Breitenabmessungen ergeben.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 40, wobei der Betrag zwischen etwa 10% und etwa 15% für eine diagonale Biegesteifigkeit (Biegesteifigkeiten) liegt, die sich von der Biegesteifigkeit (Biegesteifigkeiten) in den Längen- und Breitenrichtungen nicht wesentlich unterscheidet.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 38 oder Anspruch 39, wobei die im wesentlichen rechteckige Fläche eine diagonale Biegesteifigkeit (Biegesteifigkeiten) besitzt, die sich von der Biegesteifigkeit (Biegesteifigkeiten) in den Richtungen ihrer Länge und Breite um einen Betrag unterscheidet, der zuzuschreibende Resonanzmoden vorteilhaft auf solche bezieht, die sich aus ihren Längen- und Breitenabmessungen ergeben.
Akustische Vorrichtung mit einem Bauteil (2), das sich quer zu seiner Dicke erstreckt und imstande ist, Biegewellen aufrechtzuerhalten, wobei das Bauteil (2) eine geometrische Konfiguration besitzt, die eine natürliche Biegewellenschwingung über seine Fläche mit Resonanzmoden bestimmt, welche auf mindestens zwei konzeptionelle Frequenzen beziehbar sind, sowie einen Zusammenhang zwischen den konzeptionellen Frequenzen, derart, dass aus diesen konzeptionellen Frequenzen sich ergebende vorbestimmte Resonanzmoden niedrigerer Frequenz dadurch korreliert sind, dass zumindest einige schwingungsmäßig aktivere oder aktivste Gebiete der Fläche für solche Moden, die auf eine der konzeptionellen Frequenzen bezogen sind, von schwingungsmäßig weniger oder am wenigsten aktiven Gebieten, die Moden der anderen der konzeptionellen Frequenzen betreffen, geteilt werden oder diesen entsprechen, und wobei die Fläche eine im wesentlichen echte elliptische Form besitzt, deren Haupt- und Nebenachse als geometrische Parameter oder Maße dienen, und wobei Wandlermittel (9) mit dem Bauteil (2) an einer asymmetrischen mittenversetzten Position weg von den Rändern des Bauteils gekoppelt sind, um eine vorteilhafte Kopplung mit und eine vorteilhafte Verteilung der Resonanzmoden vorzusehen.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei das Verhältnis der Haupt- und Nebenachse im wesentlichen 1,182 : 1 ist und wobei die Wandlermittel (9) an Koordinatenpositionen relativ zur Mitte des Bauteils (2) im wesentlichen 0,43 und 0,2 längs der Halbhaupt- und Halbnebenachse angeordnet sind.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei das Bauteil im wesentlichen gleiche Biegesteifigkeiten längs seiner Haupt- und Nebenachse aufweist, die um etwa 18,2% oder etwa 34% abmessungsmäßig ungleich sind.
Akustische Vorrichtung mit einem Bauteil (2), das sich quer zu seiner Dicke erstreckt und imstande ist, Biegewellen aufrechtzuerhalten, wobei das Bauteil (2) eine geometrische Konfiguration aufweist, die eine natürliche Biegewellenschwingung über seine Fläche mit Resonanzmoden bestimmt, welche auf mindestens zwei konzeptionelle Frequenzen beziehbar sind, sowie einen Zusammenhang zwischen den konzeptionellen Frequenzen, derart, dass aus diesen konzeptionellen Frequenzen sich ergebende vorbestimmte Resonanzmoden niedrigerer Frequenz dadurch korreliert sind, dass zumindest einige schwingungsmäßig aktivere oder aktivste Gebiete der Fläche für solche Moden, die auf eine der konzeptionellen Frequenzen bezogen sind, von schwingungsmäßig weniger oder am wenigsten aktiven Gebieten, die Moden der anderen der konzeptionellen Frequenzen betreffen, geteilt werden oder diesen entsprechen, wobei die Richtungen im wesentlichen orthogonal zueinander sind und wobei die Fläche eine im wesentliche superelliptische Form besitzt, deren Haupt- und Nebenachsen als die geometrischen Parameter dienen, die für irgendeinen bestimmten, eine Superellipse definierenden Potenzfaktor (Potenzfaktoren) abmessungsmäßig zu bestimmen sind, und wobei Wandlermittel (9) mit dem Bauteil (2) an einer asymmetrischen mittenversetzten Position weg von den Rändern des Bauteils gekoppelt sind, um eine vorteilhafte Kopplung mit und eine vorteilhafte Verteilung der Resonanzmoden vorzusehen.
Akustische Vorrichtung mit einem Bauteil (2), welches sich quer zu seiner Dicke erstreckt und imstande ist, Biegewellen aufrechtruerhalten, wobei das Bauteil (2) eine geometrische Konfiguration besitzt, die eine natürliche Biegewellenschwingung über seine Fläche mit Resonanzmoden bestimmt, welche auf mindestens zwei konzeptionelle Frequenzen beziehbar sind, und einen Zusammenhang zwischen den konzeptionellen Frequenzen, derart, dass aus diesen konzeptionellen Frequenzen sich ergebende vorbestimmte Resonanzmoden niedrigerer Frequenz dadurch korreliert sind, dass zumindestens einige schwingungsmäßig aktivere oder aktivste Gebiete der Fläche für solche Moden, die auf eine der konzeptionellen Frequenzen bezogen sind, von schwingungsmäßig weniger oder am wenigsten aktiven Gebieten, die Moden der anderen der konzeptionellen Frequenzen betreffen, geteilt werden oder diesen entsprechen, wobei die Richtungen im wesentlichen orthogonal zueinander sind und wobei die Fläche eine im wesentlichen superelliptische Form besitzt, deren die Superellipse definierender Potenzfaktor für irgendeinen bestimmten relativen Abmessungswert (Abmessungswerte) ihrer Haupt- und Nebenachse zu bestimmen ist, und wobei Wandlermittel (9) mit dem Bauteil (2) an einer asymmetrischen mittenversetzten Position weg von den Rändern des Bauteils gekoppelt sind, um eine vorteilhafte Kopplung mit und eine vorteilhafte Verteilung der Resonanzmoden vorzusehen.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 46 oder 47, wobei das Bauteil (2) im wesentlichen gleiche Biegesteifigkeiten längs der Haupt- und Nebenachse besitzt, die um etwa 13% bis etwa 22% oder etwa 32% abmessungsmäßig ungleich sind, und wobei der definierende Potenzfaktor etwa 3,5 bis etwa 4 beträgt.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 44, wobei die Richtungen im wesentlichen orthogonal zueinander sind und wobei das Bauteil (2) von zusammengesetzter Form ist und im wesentlichen gleiche Biegesteifigkeiten längs und quer zu einer gemeinsamen Hauptachse für Teile der Fläche besitzt, die im wesentlichen einer Superellipse bzw. einer echten Ellipse entsprechen und mit der gemeinsamen Hauptachse verschmolzen sind, wobei der elliptische Teil um etwa 1,1–1,3 : 1 bevorzugt ist, und mit einem Seitenverhältnis, das die gemeinsame Hauptachse um etwa 1,2 : 1 bevorzugt.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 37, 43, 46 und 47, wobei das Bauteil (2) unterschiedliche Biegesteifigkeiten in den Richtungen besitzt und wobei die Abmessungen derart sind, dass soweit wie möglich im wesentlichen äquivalente Ergebnisse für die Resonanzmoden erhalten werden, wie sie für im wesentlichen gleiche Biegesteifigkeit(en) in den Richtungen erzielt werden, einschließlich eines geeigneten Normierung.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 50, wobei die äquivalenten Ergebnisse eine Beziehung konzeptioneller Frequenzen umfassen, auf die die interessierenden Resonanzmoden beziehbar sind.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 51, wobei das oder jedes Bauteil (2) Dämpfmittel (3, 2P) aufweist, welche selektiv daran angebracht sind und dazu vorbestimmt sind, Frequenzen entsprechend einem oder mehr der Resonanzmoden zu steuern.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 52, wobei die selektiven Dämpfmittel Dämpfzusätze (2P) an mittleren Positionen der Flächen umfassen.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 53, wobei die Begrenzungsränder des oder jedes Bauteils (2) an die Fläche angrenzen.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 54, wobei die oder jede akustische Vorrichtung einen Rahmen (1) aufweist, der um ihre Ränder herum so angebracht ist, dass dort bis zu einem gewissen Maß eine Biegewellenschwingung gestattet ist.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 55, wobei der Rahmen (1) mit einem schwingungssteuernden Material (3) zwischen dem Rahmen (1) und den Rändern solchermaßen angebracht ist.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 56, wobei die Fläche innerhalb der Querausdehnung des Bauteils (2) durch Mittel (22C) begrenzt ist, welche den Durchgang von Biegewellen über die Fläche hinaus ungünstig beeinflussen.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis Anspruch 57, wobei das Bauteil (2) einen mehr als 4 kHz überspannenden akustischen Arbeitsfrequenzbereich aufweist.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 57, wobei das Bauteil (2) einen akustischen Arbeitsfrequenzbereich aufweist, der die Koinzidenzfrequenz umfasst.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 57, wobei das Bauteil (2) einen akustischen Arbeitsfrequenzbereich aufweist, der vollständig unterhalb der Koinzidenzfrequenz liegt.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 60, wobei das Bauteil (2) ein Verhältnis der Biegesteifigkeit zur Masse pro Einheitsfläche aufweist, das für eine bestimmte Größe des Bauteils (20) konsistent mit einer niedrigsten Biegewellenfrequenz unterhalb des akustischen Arbeitsfrequenzbereichs der Vorrichtung ist.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 61, wobei die unterste Biegewellenfrequenz mindestens 20 Hz ist.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 61 oder Anspruch 62, wobei die unterste Biegewellenfrequenz bei weniger als der Hälfte, vorzugsweise etwa einem Drittel, der Untergrenze des akustischen Arbeitsfrequenzbereichs liegt.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 61, 62 oder 63, wobei das Bauteil (2) eine maximale Biegesteifigkeit zwischen dem Minimum von etwa 0,1 bis etwa 1000 und dem Maximum von etwa 4 bis etwa 3500 Newtonmeter und eine Masse pro Einheitsfläche zwischen dem Minimum von etwa 0,05 bis etwa 1,5 und dem Maximum von etwa 1 und etwa 4 Kilogramm/Quadratmeter abhängig von der Größe/Anwendung aufweist.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 31 bis 64, wobei das Bauteil (2) eine steife leichtgewichtige Struktur laminierter sandwichartiger Natur mit einem steifen zellularen Kern (22) und angeklebten Häuten (21) ist, um Biegewellen zu führen und die Resonanzmoden bei interessierenden Frequenzen aufrechtzuerhalten.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 65, wobei der zellulare Kern (22) einen Schermodul von mindestens etwa 10 Megapascal und die anklebte Haut (21) einen Young-Modul von mindestens etwa 1 Gigapascal aufweist.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 65, wobei das Bauteil (2) zumindest für Größen unterhalb etwa 0,1 Quadratmeter und niedrigste Biegewellenfrequenzen oberhalb etwa 100 Hz eine Biegesteifigkeit besitzt, die unterhalb etwa 10 Newtonmeter liegen kann, einen Kern-Schermodul, der so niedrig wie etwa 10 Megapascal oder weniger sein kann, und einen Young-Modul der Häute im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 2,5 Gigapascal.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 65, wobei das Bauteil (2) zumindest für Größen zwischen etwa 0,1 und etwa 0,3 Quadratmeter und unterste Biegewellenfrequenzen so niedrig wie etwa 70 Hz eine Biegesteifigkeit zwischen etwa 5 und etwa 50 oder mehr Newtonmeter, einen Kern-Schermodul, der üblicher weise oberhalb 10 Megapascal liegt und typischerweise etwa 15 Megapascal bis etwa 80 oder mehr Megapascal beträgt, und einen Young-Modul der Häute von mindestens etwa 2 Gigapascal bis zu etwa 70 oder mehr Gigapascal aufweist.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 65, wobei das Bauteil (2) zumindest für Größen zwischen etwa 0,3 und etwa 1 Quadratmeter eine niedrigste Biegewellenfrequenz aufweist, die so niedrig wie etwa 50 Hz sein kann, eine Biegesteifigkeit, die üblicherweise oberhalb etwa 20 Newtonmeter liegt und typischerweise etwa 50 bis zu etwa 500 oder mehr Newtonmeter beträgt, einen Kern-Schermodul, der üblicherweise oberhalb etwa 10, typischerweise etwa zwischen etwa 20 und etwa 90 Megapascal liegt, und einen Young-Modul der Häute von mindestens etwa 2 Gigapascal möglicherweise bis zu mindestens etwa 70 Gigapascal.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 65, wobei das Bauteil (2) zumindest für Größen über etwa 1 bis zu vielleicht 5 Quadratmeter oder mehr und einer untersten Biegewellenfrequenz, die so niedrig wie etwa 25 bis 70 Hz sein kann, eine Biegesteifigkeit oberhalb etwa 25 Newtonmeter, einen Kern-Schermodul von üblicherweise über 30 Megapascal und einen Young-Modul der Häute von mindestens etwa 20 Gigapascal hochreichend bis zu mindestens etwa 1000 Gigapascal aufweist.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 65 bis 70, wobei der Kern (22) Zellen aufweist, die dazu fähig sind, nützliche zusätzliche volumenbezogene hochfrequente Nichtbiegewellenresonanzen beizutragen.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 65 bis 70, wobei der Kern (22) eine Struktur aufweist, die dazu fähig ist, nützliche zusätzliche hochfrequente Druck/Erhohlungs-Nichtbiegewellenresonanzen beizutragen.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 65 bis 67, wobei der Kern (22) Zellen aufweist, welche mit den Häuten (21) zusammenwirken, um nützliche winzige trommelartige zusätzliche hochfrequente Nichtbiegewellenresonanzen zu liefern.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 73, wobei die Nachgiebigkeit der Abstützung des Bauteils (2) nützliche zusätzliche niederfrequente Nichtbiegewellenresonanzen liefert.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 65 bis 73, wobei die Nachgiebigkeit der Anbringung der Wandlermittel (9) an dem Bauteilkern (22) nützliche zusätzliche niederfrequente Nichtbiegewellenresonanzen liefert.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 75, wobei die Wandlermittel (9) mindestens einen bewegbaren biegewellenwirksamen Teil aufweisen, der mit dem Bauteil vorwiegend resistiv mechanisch gekoppelt ist.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 76, wobei die Wandlermittel (9) vom piezoelektrischen Typ sind.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 76, wobei die Wandlermittel (9) vom elektromagnetischen Spule-und-Magnet-Typ sind.
Akustische Vorrichtung nach Anspruch 78, wobei die elektromagnetischen Wandlermittel (9) vom Schwingspulentyp sind.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 79, wobei die Wandlermittel (9) an dem Bauteil (2) oberflächenmontiert sind.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 80, wobei die Wandlermittel wenigstens einen beweglichen biegewellenwirksamen Teil aufweisen, der in einer Ausnehmung in der Dicke des Bauteils (2) angebracht ist.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 81, wobei der bewegbare biegewellenwirksame Teil der Wandlermittel (9) so angebracht ist, dass er weniger als 0,1% der Flächengröße des Bauteils (2) einnimmt.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 82, wobei der bewegbare biegewellenwirksame Teil der Wandlermittel (9) eine Masse besitzt, die etwa das 1- bis 2-fache derjenigen eines zur Unterbringung des Teils abgedeckten oder entfernten Abschnitts des Bauteils (2) ist.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 83, wobei die Wandlermittel (9) vollständig von dem Bauteil (2) getragen sind.
Akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 84, wobei das Bauteil (2) eine im wesentlichen superelliptische akustisch wirksame Fläche aufweist und die Wandlermittel (9) an einer Position angeordnet sind, die um innerhalb des Außenrands der Fläche oder des Bauteils (2) um etwa 15% einer Linie zu dessen Mitte liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei sich die Analyse auf eine Bewertung eines Schwingungsenergieinhalts von Teilen oder Teilflächen der Fläche für Beiträge der vorbestimmten Eigenresonanzmoden erstreckt, wobei das Verfahren ferner das Bestimmen wenigstens einer innerhalb der Fläche liegenden Stelle für Biegewellenwandlermittel (9) umfasst, indem zunächst mindestens ein Gebiet der Fläche aufgefunden wird, das die Beiträge von hohen oder höchsten Zahlen der vorbestimmten Resonanzmoden aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei sich die Analyse auf eine Bewertung eines Schwingungsenergieinhalts von Teilen oder Teilfläche der Fläche für Beiträge der vorbestimmten Eigenresonanzmoden erstreckt, wobei das Verfahren ferner die Bestimmung von zwei oder mehr innerhalb der Fläche liegenden Stellen für Biegewellenwandlermittel umfasst, indem zunächst Gebiete aufgefunden werden, die zusammen Beiträge von den meisten bis allen vorbestimmten Resonanzmoden aufweisen.
Verfahren zum Herstellen einer akustischen Vorrichtung mit einem Bauteil (2), das sich quer zu seiner Dicke in einer Fläche vorgeschriebener Konfiguration erstreckt und imstande ist, Biegewellenschwingungen über die Fläche aufrechtzuerhalten, wobei das Verfahren die Bestimmung einer Stelle in der Fläche für Biegewellenwandlermittel (9) umfasst, indem die Verteilung von Schwingungsenergie vorbestimmter Resonanzmoden einer natürlichen Biegewellenschwingung des Bauteils (2) über die Fläche analysiert wird und mindestens ein Gebiet in der Fläche identifiziert wird, in dem hohe oder höchste Zahlen der vorbestimmten Resonanzmoden eine signifikante Schwingungsenergie beitragen.
Verfahren nach Anspruch 88, wobei zwei oder mehr Stellen für Biegewellenwandlermittel (9) in Gebieten in der Fläche ausgemacht werden, die in Kombination signifikante Schwingungsenergiebeiträge von den meisten oder allen der vorbestimmten Resonanzmoden aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 86 bis 89, wobei die Analyse zusätzlich oder alternativ zwei oder mehr Gebiete der Fläche identifiziert, die im wesentlichen komplementäre Schwingungsenergiebeiträge von den vorbestimmten Resonanzmoden aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 86 bis 90, umfassend den Schritt der Anbringung von Wandlermitteln (9) zur Kopplung zumindest mit solchen der Resonanzmoden, welche zu einem Gebiet beitragen.
Aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85 als das Bauteil (2) umfassender plattenförmiger Lautsprecher (81), wobei die Wandlermittel (9) als Schwingungsanregungsmittel an dem Bauteil angebracht sind, um zu bewirken, dass das Bauteil unter Bildung eines akustischen Strahlers in Resonanz tritt, um bei resonanter Schwingung eine akustische Ausgabe zu liefern, und mit einer den Strahler umgebenden und tragenden Schallwand (6, 8).
Plattenförmiger Lautsprecher nach Anspruch 92, umfassend eine federnde Aufhängung (3, 17) zwischen dem Strahler und der Schallwand (6, 8) zur Halterung des Strahlers in der Schallwand (6, 8).
Plattenförmiger Lautsprecher nach Anspruch 93, wobei die federnde Aufhängung (3, 17) aus einem elastomeren Material ist.
Plattenförmiger Lautsprecher nach einem der Ansprüche 92 bis 94, wobei der Schwingungsanreger (9) vollständig und ausschließlich an dem Strahler angebracht ist.
Plattenförmiger Lautsprecher nach einem der Ansprüche 92 bis 95, wobei die Schallwand (8) als Gehäuse mit einem offenen verstärkten vorderen Kastenteil (52) ausgebildet ist, der zur Anbringung an einer Wand oder dergleichen ausgebildet ist.
Plattenförmiger Lautsprecher nach Anspruch 96, wobei der vordere Kastenteil (52) zur Anbringung in Ausrichtung zu einem Hohlraum (110) in der Wand ausgelegt ist.
Aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85 als plattenförmiger Lautsprecher (81), mit dem Bauteil (2) als akustischem Resonanzstrahler mit einem Umfang, wobei die Wandlermittel an dem Strahler angebracht sind, um das Bauteil unter Bereitstellung einer akustischen Ausgabe von dem Strahler in Schwingung zu versetzen und es in Resonanz treten zu lassen, und mit einem Rahmen (1), welcher den Strahler rund um dessen Umfang trägt, wobei federnde Aufhängungsmittel zwischen dem Rahmen und dem Strahlerumfang angeordnet sind, wobei die Wandlermittel (9) zwischen dem Strahler und dem Rahmen (1) angeordnet sind und ferner dazu ausgelegt sind, den Strahler kolbenartig zu bewegen.
Plattenförmiger Lautsprecher nach Anspruch 98, wobei der Rahmen (1) einen den Strahler umgebenden Abschnitt aufweist.
Plattenförmiger Lautsprecher nach Anspruch 98 oder Anspruch 99, wobei die federnde Aufhängung (3) aus einem elastomeren Material ist.
Plattenförmiger Lautsprecher nach Anspruch 99 oder Anspruch 100, soweit abhängig von Anspruch 98, wobei der Rahmen (1) einen Bodenständer (23) mit einem Bodeneingriffsabschnitt (83), einem sich vom Bodeneingriffsabschnitt erstreckenden, im wesentlichen aufrechten Abschnitt (84) sowie einer Mehrzahl sich von dem aufrechten Abschnitt erstreckender Arme (85) umfasst, wobei die distalen Enden der Arme mit dem den Strahler umgebenden Rahmenabschnitt (1) verbunden sind.
Plattenförmiger Lautsprecher nach Anspruch 101, wobei der Strahler rechteckig ist und die Arme (85) nahe der Ecken des Strahlers verlaufen.
Plattenförmiger Lautsprecher nach Anspruch 101 oder Anspruch 102, wobei der Wandler (9) an dem aufrechten Abschnitt (84) des Rahmens oder diesem benachbart angebracht ist.
Plattenförmiger Lautsprecher nach einem der Ansprüche 101 bis 103, wobei der Wandler (9) an einem von dem aufrechten Abschnitt vorstehenden Ansatz (88) angebracht ist.
Plattenförmiger Lautsprecher nach einem der Ansprüche 98 bis 104, umfassend ein ausgleichendes Paar von Wandlern (9).
Plattenförmiger Lautsprecher nach einem der Ansprüche 98 bis 105, wobei der Strahler einen leichtgewichtigen Kern (22) umfasst, welcher ein Paar leichtgewichtiger Häute (21) hohen Moduls trennt.
Aktive akustischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 oder Anspruch 85 in einem Lautsprecher (81), mit einem Gehäuse, dem Bauteil (2) als akustischem Strahler in dem Gehäuse, einer nachgiebigen Aufhängung (71), welche den Strahler in dem Gehäuse zur kolbenartigen Relativbewegung hält, den Wandlermitteln, die vollständig und ausschließlich an dem Strahler angebracht sind, um das Bauteil unter Bereitstellung einer akustischen Ausgabe von dem Strahler in Schwingung zu versetzen und es in Resonanz treten zu lassen, und Mitteln (11) zur Veränderung des Luftdrucks in dem Gehäuse, um zu bewirken, dass sich der Strahler kolbenartig bewegt.
Lautsprecher nach Anspruch 107, wobei die Luftdruckveränderungsmittel (11) eine Luftpumpe umfassen.
Lautsprecher nach Anspruch 108, wobei die Luftpumpe ein Zusatzgehäuse (185), einen in dem Zusatzgehäuse angebrachten Kolbentreiber (42) sowie die Innenräume der Gehäuse derart koppelnde Mittel (90) umfasst, dass durch Bewegung des Kolbentreibers erzeugte Luftdruckwellen zu dem Gehäuse (8) übertragen werden.
Lautsprecher nach Anspruch 109, umfassend akustisch absorbierende Mittel (51) in dem Gehäuse (8) und/oder in dem Zusatzgehäuse.
Aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85, wobei die Wandlermittel (9) ein Intertialschwingungswandler sind, welcher eine Motorspulenbaugruppe (13, 18) mit einer starr an einem rohrartigen Element (18) befestigten Spule (13), eine konzentrisch in Bezug auf die Motorspulenbaugruppe angeordnete Magnetbaugruppe (15) sowie Federmittel (19, 136) umfasst, welche die Magnetbaugruppe zur axialen Bewegung relativ zu der Motorspulenbaugruppe abstützen, wobei das rohrförmige Element (18) zur starren Anbringung an dem Bauteil (2) ausgelegt ist.
Aktive akustische Vorrichtung nach Anspruch 111, wobei das rohrförmige Element (18) durch Klebmittel (16, 20) unmittelbar an dem Bauteil (2) starr angebracht ist.
Aktive akustische Vorrichtung nach Anspruch 111 oder 112, wobei die Federmittel (19, 136) wechselseitig gegenüberliegende elastomere Elemente umfassen, welche auf gegenüberliegenden Seiten der Magnetbaugruppe angeordnet sind.
Aktive akustische Vorrichtung nach Anspruch 111, 112 oder 113, umfassend Kappen (59, 119), welche die axialen Enden des rohrförmigen Elements (18) verschließen, wobei die Federmittel (19, 136) an den Kappen angebracht sind.
Aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 111 bis 114, wobei die Spule (13) an der Innenseite des rohrförmigen Elements (18) angebracht ist.
Aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 111 bis 115, wobei die Motorspulenbaugruppe (13, 18) zur Aufnahme in einem entsprechend geformten Hohlraum (120) in dem Strahler (2) ausgeführt ist.
Aktive akustische Vorrichtung nach Anspruch 114 oder Anspruch 115 oder Anspruch 116 sofern abhängig von Anspruch 113, wobei die Kappen (59) die Federmittel (136) umfassen.
Aktive akustische Vorrichtung nach Anspruch 117, wobei jede Kappe (59) eine ringförmige nachgiebige Rolleneinfassung (136) umfasst.
Aktive akustische Vorrichtung nach Anspruch 117 oder Anspruch 118, umfassend Magnetschilde (121) über den Kappen (59).
Aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 111 bis 115, wobei die Motorspulenbaugruppe (13, 18) zur starren Befestigung an einer Seite des Strahlers (2) ausgeführt ist.
Aktive akustische Vorrichtung nach Anspruch 120, wobei die Magnetbaugruppe (15) entgegengesetzt angeordnete, allgemein scheibenartige Polstücke (14) umfasst, wobei der Umfang eines derselben innerhalb der Motorspulenbaugruppe (13, 18) und dieser benachbart angeordnet ist, wobei der Umfang des anderen der Polstücke mit einem Flansch (162) ausgeführt ist, welcher so angeordnet ist, dass er der Motorspulenbaugruppe benachbart liegt und diese umgibt.
Aktive akustische Vorrichtung nach Anspruch 121, wobei ein Federelement (117) sandwichartig zwischen einem der Polstücke und einer Seite des Strahlers angeordnet ist.
Aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 111 bis 120, wobei die Magnetbaugruppe (15) ein gegenüberliegendes Paar von Magneten (15) umfasst, welche ein Polstück (14) sandwichartig zwischen sich aufnehmen.
Aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 111 bis 123, umfassend komplementäre Magnetbaugruppen und Motorspulenbaugruppen auf gegenüberliegenden Seiten des Strahlers, sowie Mittel (93), welche die Magnetbaugruppen für einen Zug-Druck-Betrieb verbinden.
Aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85, wobei die Wandlermittel einen Intertialschwingungswandler mit einem plattenartigen piezoelektrischen Biegeteil (27) sowie Mittel umfassen, welche zur Anbringung des Biegeteils an dem schwingungsmäßig anzuregenden Bauteil (2) ausge führt sind, wobei die Anordnung derart ist, dass ein wesentlicher Teil des Biegeteils (27) Abstand von dem Bauteil (2) zur Bewegung relativ zu diesem aufweist.
Aktive akustische Vorrichtung nach Anspruch 125, wobei die Biegeteil-Anbringungsmittel (93) im wesentlichen in der Mitte des plattenartigen Biegeteils (27) angeordnet sind.
Aktive akustische Vorrichtung nach Anspruch 125 oder Anspruch 126, umfassend eine am Umfang des Biegeteils befestigte Masse (25).
Aktive akustische Vorrichtung nach Anspruch 125, 126 oder 127, wobei die Anbringungsmittel (93) ein leichtgewichtiges starres Element sind.
Aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 125 bis 128, wobei das piezoelektrische Biegeteil (27) von kristalliner Form ist.
Aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85, wobei die Wandlermittel einen Schwingungswandler (9) zur Inschwingungsetzung des Bauteils an einer Seite desselben umfassen, wobei der Schwingungswandler (9) eine Motorspulenbaugruppe (13, 18) mit einer starr an einem rohrförmigen Element (18) befestigten Spule (18) umfasst, wobei die Motorspulenbaugruppe zur Befestigung an der Seite des Bauteils (2) ausgeführt ist, sowie eine Magnetbaugruppe (15) mit gegenüberliegenden scheibenartigen Polstücken (14), wobei der Umfang eines der Polstücke zur Anordnung innerhalb der Motorspulenbaugruppe und dieser benachbart ausgeführt ist und der Umfang des anderen der Polstücke mit einem umgebenden Flansch (90) ausgeführt ist, welcher dazu ausgelegt ist, die Motorspulenbaugruppe zu umgeben und dieser benachbart angeordnet zu werden, wobei die Magnetbaugruppe (15) dazu ausgelegt ist, an ihrer Mitte befestigt zu werden, um das Bauteil (2) anzuregen.
Aktive akustische Vorrichtung nach Anspruch 130, umfassend Befestigungsmittel (93) zur Befestigung der Magnetbaugruppe (15) an dem Bauteil (2).
Aktive akustische Vorrichtung nach Anspruch 131, wobei die Befestigungsmittel (93) ein Befestigungsorgan (91, 92) umfassen, welches dazu ausgelegt ist, in einen Hohlraum (29) in dem Bauteil (2) einzugreifen.
Aktive akustische Vorrichtung nach Anspruch 132, wobei das Befestigungsorgan (91, 92) ein Abstandsstück (127) umfasst, um die Umfänge der Polstücke (14) im Abstand von dem Bauteil (2) zu halten.
Aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 130 bis 133, umfassend komplementäre Motorspulenbaugruppen (13, 18) und Magnetbaugruppen (15), welche zur Abringung an gegenüberliegenden Seiten des Bauteils (2) ausgelegt sind, sowie Mittel (93), um die Mitten der Magnetbaugruppen (15) für einen Zug-Druck-Betrieb zu verbinden.
Aktive akustische Vorrichtung nach Anspruch 134, wobei das Befestigungsorgan (91, 92) Köpfe an gegenüberliegenden Enden aufweist, welche zum Eingriff mit den Magnetbaugruppen ausgelegt sind, wobei das Befestigungsorgan (91, 92) ein Paar gegenseitig in Eingriff stehender Schraubgewindeabschnitte (94, 96) sowie Abstandsmittel (19) umfasst, welche dazu ausgelegt sind, dem Befestigungsorgan benachbart angeordnet zu werden, und zur sandwichartigen Anordnung zwischen den Magnetbaugruppen und den gegenüberliegenden Seiten des Bauteils (2) ausgelegt sind.
Aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 111 bis 135 in Form eines Lautsprechers.
Plattenförmiger Lautsprecher (81) mit einer akustischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85, wobei das Bauteil ein akustischer Resonanzstrahler ist, wobei die Wandlermittel einen ersten und einen zweiten Wandler umfassen, welche an im Abstand voneinander liegenden Positionen mit dem Strahler gekoppelt sind, um jeweils zu bewirken, dass das Bauteil in Resonanz tritt und eine akustische Ausgabe von dem Strahler liefert.
Platteförmiger Lautsprecher nach Anspruch 137, wobei der erste und zweite Wandler (9) dazu ausgelegt sind, in verschiedenen Frequenzbereichen zu arbeiten.
Plattenförmiger Lautsprecher nach Anspruch 137 oder 138, wobei der erste und zweite Wandler (9) vollständig und ausschließlich an dem Strahler angebracht sind.
Plattenförmiger Lautsprecher nach Anspruch 137, 138 oder 139, wobei einer der Wandler elektromagnetisch ist.
Plattenförmiger Lautsprecher nach einem der Ansprüche 137 bis 140, wobei einer der Wandler piezoelektrisch ist.
Aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85 als plattenförmiger Lautsprecher, umfassend ein erstes und ein zweites Bauteil mit jeweils zugehörigen ersten bzw. zweiten damit gekoppelten Wandlermitteln, die jeweils ihr zugehöriges Bauteil unter Erzeugung einer akustischen Ausgabe schwingen lassen und in Resonanz bringen.
Plattenförmiger Lautsprecher nach einem der Ansprüche 137 bis 141, umfassend ein zweites Bauteil (4) ebenfalls mit zugehörigen Wandlermitteln (9), um es unter Bereitstellung einer akustischen Ausgabe schwingen zu lassen und in Resonanz zu bringen, wobei das zweite Bauteil (4) an oder in dem ersten Bauteil (2) angebracht ist und eine federnde Aufhängung (3) das erste und zweite Bauteil (2, 4) koppelt.
Plattenförmiger Lautsprecher nach Anspruch 143, wobei das zweite Bauteil (4) in einer Öffnung (82) in dem ersten Bauteil (2) angeordnet ist.
Plattenförmiger Lautsprecher nach Anspruch 143 oder Anspruch 144, wobei der zweite Wandler vollständig und ausschließlich an dem zweiten Bauteil (4) angebracht ist.
Plattenförmige Lautsprecher- und Mikrofon-Kombination mit einer akustischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85, wobei das Bauteil ein akustischer Resonanzstrahler ist, wenn es durch einen ersten Wandler der Wandlermittel schwingungsmäßig angeregt wird, wobei mit dem Strahler ein zweiter Wandler gekoppelt ist, um ein Ausgangssignal in Antwort auf eine Resonanz des Strahlers infolge eintreffender akustischer Energie zu erzeugen.
Plattenförmige Lautsprecher- und Mikrofon-Kombination nach Anspruch 146, wobei der erste und zweite Wandler (9, 63) vollständig und ausschließlich an dem Strahler angebracht sind.
Plattenförmige Lautsprecher- und Mikrofon-Kombination nach Anspruch 146 oder Anspruch 147, umfassend mindestens zwei zweite Wandler (63).
Plattenförmige Lautsprecher- und Mikrofon-Kombination nach Anspruch 148, umfassend einen weiteren dem Strahler zugeordneten Wandler (63) zur Erzeugung eines Signals in Antwort auf eine Resonanz des Strahlers infolge eintreffender akustischer Energie sowie Mittel (64, 65) zum Vergleichen des von dem weiteren Wandler erzeugten Signals mit dem oder denen, die von dem zweiten Wandler (Wandlern) erzeugt werden.
Plattenförmige Lautsprecher- und Mikrofon-Kombination nach Anspruch 149, wobei die Vergleichermittel einen Signalempfänger und -konditionierer (65) und Signalausgabemittel (66) umfassen.
Plattenförmiges Mikrofon mit einer akustischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85, wobei das Bauteil ein akustisch angeregtes Element ist und die Wandlermittel vollständig und ausschließlich mit dem Bauteil gekoppelt sind, um ein Signal in Antwort auf eine Resonanz des Bauteils infolge eintreffender akustischer Energie zu erzeugen.
Plattenförmiges Mikrofon nach Anspruch 151, umfassend mindestens zwei der Wandler (9, 62) an verschiedenen Stellen an dem Bauteil.
Plattenförmiges Mikrofon nach Anspruch 151 oder Anspruch 152, wobei der oder jeder Wandler (9, 63) ein piezoelektrisches Bauelement ist.
Aktive akustische Vorrichtung oder plattenförmiger Lautsprecher und/oder plattenförmiges Mikrofon nach einem der Ansprüche 137 bis 153, umfassend einen den Strahler (2) abstützenden Rahmen (1) sowie eine federnde Aufhängung (3), mittels welcher der Strahler an dem Rahmen angebracht ist.
Aktive akustische Vorrichtung oder plattenförmiger Lautsprecher und/oder plattenförmiges Mikrofon nach Anspruch 154, wobei der Rahmen (1) den Strahler umgibt und die Aufhängung am Rand des Strahlers angebracht ist.
Aufgehängte Deckenkachel (36) mit einer akustischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85 als plattenförmiger akustischer Strahler oder Lautsprecher, wobei die Wandlermittel (9) vollständig und ausschließlich an dem Bauteil angebracht sind, um das Bauteil schwingungsmäßig anzuregen und zu bewirken, dass es unter Bereitstellung einer akustischen Ausgabe in Schwingung versetzt wird und in Resonanz tritt.
Aufgehängte Deckenkachel nach Anspruch 156, wobei das Bauteil (2) einen zellularen Kern (22) umfasst, welcher sandwichartig zwischen Häuten (21) hohen Moduls angeordnet ist.
Aufgehängte Deckenkachel nach Anspruch 157, wobei der zellulare Kern (22) aus geschäumtem Kunststoff (97) besteht.
Aufgehängte Deckenkachel nach Anspruch 156, 157 oder 158, umfassend eine federnde Aufhängung (3), welche am Umfang des Strahlers (2) angeordnet ist, um den Strahler in einem aufgehängten Deckenrahmen (99) abzustützen.
Aufgehängte Deckenkachel nach einem der Ansprüche 156 bis 159, wobei der Wandler (9) ein Intertialschwingungswandler ist.
Sichtanzeigegerät mit einer akustischen Vorrichtung oder einem plattenförmigen Lautsprecher und/oder einem plattenförmigen Mikrofon nach einem der Ansprüche 29 bis 85, 154 oder 155, wobei das Bauteil das Sichtanzeigegerät mit einer Anschlagtafel (48) oder dergleichen ist, an der Notizen oder dergleichen z. B. mit Nadeln befestigt werden können, und wobei die Wandlermittel (9) vollständig und ausschließlich an dem Bauteil (2) angebracht sind, um es unter Bildung eines akustischen Strahlers schwingen und in Resonanz treten zu lassen, welcher eine akustische Ausgabe liefert, wenn er in Resonanz schwingt.
Sichtanzeigegerät nach Anspruch 161 mit Anspruch 158, wobei der Rahmen (1) eine zurückgesetzte Kante (4) aufweist, welche die Aufhängung (3) verbirgt.
Sichtanzeigegerät nach Anspruch 161, wobei der Strahler (2) einen zellularen Kern (22) aufweist, welcher sandwichartig zwischen Hautschichten (21) aus Papier aufgenommen ist.
Sichtanzeigegerät nach Anspruch 163, wobei der Kern (22) aus einer papiernen Wabenstruktur besteht.
Sichtanzeigegerät nach einem der Ansprüche 161 bis 164, wobei der Wandler (9) ein piezoelektrisches Biegeelement ist.
Anzeigeschirm mit einer akustischen Vorrichtung oder einem plattenförmigen Lautsprecher und/oder einem plattenförmigen Mikrofon nach einem der Ansprüche 29 bis 85, 154 oder 155, mit dem Bauteil als reflektierende oder lichtemittierende Oberfläche und den Wandlermitteln (9), die vollständig und ausschließlich an dem Bauteil angebracht sind, um es als akustischer Strahler schwingen und in Resonanz treten zu lassen, welcher eine akustische Ausgabe liefert, wenn er in Resonanz schwingt.
Anzeigeschirm nach Anspruch 166, wobei das Bauteil (2) aus einer steifen Leichtkonstruktion mit einem zellularen Kern (22) aus Aluminiumfolie mit Wabenstruktur besteht, der zwischen einem Paar Häute (21) mit hohem Modul sandwichartig aufgenommen ist.
Anzeigeschirm nach Anspruch 167, wobei die Häute (21) aus faserverstärktem Kunststoff bestehen.
Anzeigeschirm nach einem der Ansprüche 166 bis 168 soweit abhängig von Anspruch 153, umfassend plattenförmige Lautsprecher (114), welche auf gegenüberliegenden Seiten des Rahmens (1) angebracht sind, um links- und rechtsseitige Kanalinformationen bereitzustellen.
Anzeigeschirm nach Anspruch 169, wobei der linke und rechte Lautsprecher (114) so an dem Rahmen (1) angelenkt sind, dass sie zur Aufbewahrung zu dem Strahler (2) hin umklappbar sind.
Anzeigeschirm nach Anspruch 169 oder Anspruch 170, wobei der linke und rechte Lautsprecher (114) jeweils eine aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85 sind.
Anzeigeschirm nach einem der Ansprüche 166 bis 171, wobei die Platte (2) ein Projektionsschirm ist.
Audiovisuelles Gerät, umfassend einen Anzeigeschirm nach Anspruch 169 als ein Teil.
Audiovisuelles Gerät nach Anspruch 173, ferner umfassend mindestens einen Lautsprecher (117) für einen hinteren Kanal, welcher eine aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85, 157 oder 158 umfasst.
Verpackung mit einer akustischen Vorrichtung nach Anspruch 29 mit dem Bauteil als Plattenkomponente der Verpackung, wobei ein Wandler der Wandlermittel (9) vollständig und ausschließlich an dem Bauteil angebracht ist, um es als akustischer Strahler schwingen und in Resonanz treten zu lassen, der eine akustische Ausgabe liefert, wenn er in Resonanz schwingt.
Verpackung nach Anspruch 175, wobei das Bauteil (2) einen zellularen Kern (22) aus geschäumtem Kunststoff umfasst, welcher sandwichartig zwischen Hautschichten (21) angeordnet ist, die Lagen von Kraftpappe (21) umfassen.
Verpackung nach Anspruch 175 oder 176, wobei der Wandler (19) ein piezoelektrisches Biegeelement ist.
Verpackung nach Anspruch 177, wobei das Biegeelement (9) kristallin ist.
Verpackung nach einem der Ansprüche 175 bis 178, wobei das Bauteil (2) eine Seite einer Kiste (111) bildet.
Verpackung nach Anspruch 179, wobei die Kiste (111) einen Deckel (139) sowie Mittel (53) aufweist, welche dem Deckel zugeordnet sind, um auf eine Bewegung des Deckels relativ zu der Kiste hin eine Aktivierung des Wandlers (9) auszulösen.
Verpackung nach Anspruch 180, umfassend einen Signalgenerator, einen Verstärker sowie eine elektrische Batterie (112) zur Ansteuerung des Wandlers.
Gruß- oder ähnliche Karte (144), umfassend eine aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85, wobei das Bauteil (2) eine Platte bzw. Tafel ist, die zumindest einen Teil der Karte bildet, wobei die Wandlermittel (9) einen Wandler umfassen, welcher vollständig und ausschließlich an der Tafel angebracht ist, um diese als akustischer Resonator schwingen und in Resonanz treten zu lassen, welcher eine akustische Ausgabe liefert, wenn er in Resonanz schwingt.
Gruß- oder ähnliche Karte nach Anspruch 182, wobei das Bauteil (2) einen zellularen Kern (22) aus geschäumtem Kunststoff aufweist, welcher sandwichartig zwischen Hautschichten (21) angeordnet ist, die Lagen aus Kraftpappe (21) umfassen.
Gruß- oder ähnliche Karte nach Anspruch 182 oder Anspruch 183, wobei der Wandler (9) ein piezoelektrisches Biegeelement ist.
Gruß- oder ähnliche Karte nach Anspruch 184, wobei das Biegeelement (9) kristallin ist.
Gruß- oder ähnliche Karte nach einem der Ansprüche 182 bis 185, umfassend ein Paar von Blättern (145, 146) sowie Mittel, welche den Blättern zugeordnet sind, um auf eine Bewegung eines Blatts relativ zu dem anderen Blatt hin eine Aktivierung des Wandlers (9) auszulösen.
Gruß- oder ähnliche Karte nach Anspruch 186, umfassend einen Signalgenerator, einen Verstärker sowie eine elektrische Batterie (112) an einem Blatt der Karte, um den Wandler anzusteuern.
Gruß- oder ähnliche Karte nach einem der Ansprüche 182 bis 187, wobei das Bauteil (2) zur Aufnahme bedruckten Materials ausgeführt ist.
Trägergerät oder -vorrichtung, umfassend eine akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85, 154 oder 155 als eine Komponente.
Trägergerät oder -vorrichtung nach Anspruch 189, wobei die Komponente integral mit einem Teil des Trägergeräts oder der Trägervorrichtung ist.
Trägergerät oder -vorrichtung nach Anspruch 190, wobei das Bauteil (2) einen zellularen Kern (22) umfasst, welcher sandwichartig zwischen Hautschichten (21) aufgenommen ist, wobei eine der Hautschichten integral mit dem Teil des Trägergeräts oder der Trägervorrichtung ist.
Trägergerät oder -vorrichtung nach Anspruch 191, wobei die eine Hautschicht (21) dünner als eine mittlere Dicke des Teils des Trägergeräts oder der Trägervorrichtung ist.
Trägergerät oder -vorrichtung nach Anspruch 192, wobei der Teil des Trägergeräts oder der Trägervorrichtung mit einer in seine Dicke hineingehenden und das Bauteil (2) umgebenden Rille (100) ausgeführt ist, um eine federnde Aufhängung (3) zu bilden, welche die aktive akustische Komponente mit dem Teil des Trägergeräts oder der Trägervorrichtung koppelt.
Trägergerät oder -vorrichtung nach einem der Ansprüche 190 bis 193, wobei der Teil des Trägergeräts oder der Trägervorrichtung eine Außenwand ist.
Sichtanzeigeeinheit, umfassend eine akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85 als Lautsprecher darin und außerdem mit einem Anzeigeschirm (37) in dem Gehäuse (101) wobei das Bauteil (2) die Wandlermittel (9) aufweist, die vollständig und ausschließlich daran angebracht sind, um es als akustischer Strahler schwingen und in Resonanz treten zu lassen, welcher eine akustische Ausgabe liefert, wenn er in Resonanz schwingt.
Sichtanzeigeeinheit nach Anspruch 195, wobei die Anzeigeeinheit eine Trägervorrichtung nach Anspruch 188 ist und das Gehäuse der Teil nach einem der Ansprüche 190 bis 194 ist.
Laptopcomputer, umfassend eine akustische Vorrichtung oder Vorrichtungen jeweils nach einem der Ansprüche 29 bis 85, 144 oder 155 als Lautsprecher und mit einer Tastatur und einem Anzeigeschirm, wobei der oder jeder Lautsprecher das Bauteil (2) mit den Wandlermitteln (9) umfasst, welche vollständig und ausschließlich daran angebracht sind, um es als akustischer Strahler schwingen und in Resonanz treten zu lassen, welcher eine akustische Ausgabe liefert, wenn er in Resonanz schwingt.
Laptopcomputer (128) nach Anspruch 197, wobei das Bauteil (2) den Anzeigeschirm bildet.
Laptopcomputer (128) nach Anspruch 197 oder 198, wobei das Bauteil (2) jedes eines Paars gegenüberliegender plattenförmiger Lautsprecher (39, 40) an dem Computer angebracht ist.
Laptopcomputer nach Anspruch 199, wobei das Paar gegenüberliegender plattenförmiger Lautsprecher (39, 40) an dem Anzeigeschirm (129) angebracht ist.
Laptopcomputer nach Anspruch 200, wobei das Paar gegenüberliegender plattenförmiger Lautsprecher (40) an dem Anzeigeschirm (29) angelenkt ist.
Laptopcomputer nach Anspruch 200, wobei der Anzeigeschirm (129) ein Gehäuse umfasst und wobei die Lautsprecher (39) jeweils in einem Schlitz in dem Anzeigeschirmgehäuse (130) zur Schiebebewegung zwischen einer Auf bewahrungsposition, in der die Lautsprecher im wesentlichen vollständig in dem Schlitz aufgenommen sind, und einer Gebrauchsposition, in der die Lautsprecher auf gegenüberliegenden Seiten des Anzeigeschirms angeordnet sind, untergebracht sind.
Tragbares Compaktdisk-Abspielgerät, umfassend akustische Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 29 bis 85, 154 oder 155 als Paar daran angebrachter, gegenüberliegender plattenförmiger Lautsprecher, wobei jeder Lautsprecher das Bauteil (2) umfasst, wobei die Wandlermittel (9) vollständig und ausschließlich an dem Bauteil (2) angebracht sind, um es als akustischer Strahler schwingen und in Resonanz treten zu lassen, der eine akustische Ausgabe liefert, wenn er in Resonanz schwingt.
Tragbares Compaktdisk-Abspielgerät nach Anspruch 203, umfassend einen Körperabschnitt (85) mit einem Drehteller (86) und einem Deckel (139), welcher dazu ausgebildet ist, sich verschließend über den Drehteller zu legen, wobei die Lautsprecher (81) an dem Deckel angebracht sind.
Tragbares Compaktdisk-Abspielgerät nach Anspruch 204, wobei die Lautsprecher (81) an dem Deckel angelenkt sind.
Tragbares Compaktdisk-Abspielgerät nach Anspruch 204, wobei die Lautsprecher (81) jeweils in einem Schlitz in dem Deckel (139) zur Schiebebewegung zwischen einer Aufbewahrungsposition, in der die Lautsprecher im wesentlichen vollständig in dem Schlitz untergebracht sind, und einer Gebrauchsposition, in der die Lautsprecher auf gegenüberliegenden Seiten des Deckels angeordnet sind, aufgenommen sind.
Aktive akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85, 154 oder 157, wobei die Vorrichtung eine Fahrzeugkomponente in Form eines Lautsprechers (81) ist, wobei dem Bauteil (2) Wandlermittel (9) zugeordnet sind, um es als akustischer Strahler schwingen und in Resonanz treten zu lassen, der eine akustische Ausgabe liefert, wenn er in Resonanz schwingt.
Fahrzeug mit einer Fahrgastzelle als Trägergerät oder -vorrichtung nach Anspruch 189, wobei sich die Komponente in der Fahrgastzelle befindet.
Fahrzeug nach Anspruch 208, wobei das Trägergerät gemäß einem der Ansprüche 190 bis 194 ist.
Fahrzeug nach Anspruch 209, wobei die betreffende Komponente ein Fahrgastsitz (103) ist.
Fahrzeug nach Anspruch 209, wobei die betreffende Komponente eine Verkleidung (104) einer Tür (140) ist.
Elektronisches Musikinstrument mit einer Tastatur (140) und einer akustischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85, 154 oder 155 als Lautsprecher, wobei der Lautsprecher das Bauteil mit einer steifen leichtgewichtigen Form umfasst und die Wandlermittel (9) vollständig und ausschließlich an dem Bauteil (2) angebracht sind, um es als akustischer Strahler schwingen und in Resonanz treten zu lassen, der eine akustische Ausgabe liefert, wenn er in Resonanz schwingt.
Elektronisches Musikinstrument (137) mit einer Tastatur (140) als Trägergerät oder -vorrichtung nach Anspruch 189, wobei die Komponente ein Lautsprecher (81) ist.
Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 212 oder Anspruch 213, umfassend einen Körper (137) mit einer Basis und Beinen (139), welche den Körper über dem Boden halten, wobei das Bauteil (2) an der Basis des Körpers angeordnet ist.
Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 214, wobei der Lautsprecher (81) so angeordnet ist, dass das Bauteil (2) im wesentlichen vertikal ist.
Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 215 mit Anspruch 154, wobei der Rahmen eine Bodenabstützung für das Instrument bildet.
Verkaufsmaschine der Art, die einen Vorrat an abzugebenden Gegenständen oder Produkten umfasst, umfassend eine akustische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 85, 154 oder 155 als Lautsprecher sowie benutzerbetätigte Mittel zum Auswählen des abzugebenden Gegenstands oder Produkts, die Abgabe authorisierende Mittel, z. B. einen münzbetätigten Mechanismus, sowie einen Abgabeauslass, wobei der Lautsprecher das Bauteil (2) umfasst, wobei ein Wandler der Wandlermittel (9) vollständig und ausschließlich an dem Bauteil angebracht ist, um es als akustischer Strahler schwingen und in Resonanz treten zu lassen, der eine akustische Ausgabe liefert, wenn er in Resonanz schwingt.
Verkaufsmaschine der Art, die einen Vorrat an abzugebenden Gegenständen oder Produkten umfasst, als Trägergerät oder -vorrichtung nach Anspruch 189, umfassend benutzerbetätigte Mittel (137) zum Auswählen des abzugebenden Gegenstands oder Produkts, Mittel (143), z. B. einen münzbetätigten Mechanismus, welche die Abgabe authorisieren, einen Abgabeauslass (142) sowie einen Lautsprecher (81), wobei die Komponente ein Lautsprecher oder ein Mikrofon oder eine Lautsprecher- und Mikrofon-Kombination ist.
Verkaufsmaschine nach Anspruch 217 oder Anspruch 218, wobei das Bauteil oder die Komponente (2) ein Sichtanzeigemittel bildet.
Verkaufsmaschine nach Anspruch 217, 218 oder 219 mit Anspruch 154, umfassend einen Körper (108), wobei der Rahmen (1) an dem Körper oder integral mit diesem ist.
Verkaufsmaschine nach einem der Ansprüche 217 bis 220, umfassend zweite Wandlermittel (3), welche mit dem Strahler (12) zum Mikrofonbetrieb durch Erzeugung eines Signals in Antwort auf eine Resonanz des Strahlers infolge eintreffender akustischer Energie gekoppelt sind.
Verkaufsmaschine nach Anspruch 221, wobei die zweiten Wandlermittel so sind, wie in Anspruch 148, 149 oder 150 beansprucht.