DE69815046T2 - Kompakter hornlautsprecher - Google Patents

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    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/02Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
    • G10K11/025Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators horns for impedance matching
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/30Combinations of transducers with horns, e.g. with mechanical matching means, i.e. front-loaded horns
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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  • Audible-Bandwidth Dynamoelectric Transducers Other Than Pickups (AREA)

Description

  • BEREICH DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft allgemein Lautsprecher zur Erzeugung von Audiosignalen und betrifft im Besonderen Trichter- oder Hornlautsprecher zur Verwendung in Notfallfahrzeugen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Viele Notfallfahrzeuge sind mit Sirenen-Lautsprechern zur Erzeugung von akustischen Notfallwarnsignalen ausgestattet. Derartige Lautsprecher verwenden typisch einen Trichter (Horn), um ihren Wirkungsgrad der Schallerzeugung zu erhöhen.
  • Ein wesentlicher Nachteil konventioneller Hornlautsprecher ist, dass sie typisch sehr sperrig sind, was auf die erforderliche Trichterlänge zur Erzielung einer effizienten Kopplung der akustischen Energie an die Außenluft zurückzuführen ist. Es ist allgemein üblich, die Hornstruktur eines Hornlautsprechers zu falten, um die Gesamtlänge des Lautsprechers zu verringern. Doch selbst mit einer gefalteten Hornstruktur ist ein Hornlautsprecher tendenziell immer noch groß und schwer.
  • Durch ihre Sperrigkeit gestaltet sich die geeignete Platzierung der Hornlautsprecher in vielen Anwendungsfällen sehr schwierig. Dieses Problem ist besonders gravierend im Falle von Sirenen-Lautsprecher, welche zur Verwendung in Notfallfahrzeugen gedacht sind. Dies begründet sich darin, dass Sirenen-Lautsprecher typisch Zusatz- oder Add-on-Einrichtungen für Notfallfahrzeuge sind, und häufig gestaltet es sich sehr schwierig, in einem Notfallfahrzeug einen geeigneten Raum zur Unterbringung eines Sirenen-Hornlautsprechers zu finden.
  • Ein wesentlicher Fortschritt in der Verminderung der Gesamtgröße eines Sirenen-Hornlautsprechers wurde mit einem Lautsprecher erzielt, der in der US-PS Nr. 4 893 343 offenbart ist. Dieser Lautsprecher weist einen konventionellen Treiber auf, der so angeordnet ist, dass er der Rückwärtsrichtung des Lautsprechers zugekehrt ist, und ein um den Treiber gefaltetes Horn. Der erste Abschnitt des Horns ist in einer Hornplatte gebildet, welche senkrecht zur Längsachse des Lautsprechers angeordnet ist. Der Treiber ist so angeordnet, dass er sich in Deckung mit einer zentralen Öffnung in einem Horngehäuse befindet, welches in das Horn in der Hornplatte mündet und den Hals des Horns bildet. Das Horn ist zweifach in der Hornplatte gegabelt, so dass vier Durchlasswege entstehen. Der Treiber ist in dem Horngehäuse angeordnet. Der Lautsprecher weist ferner ein Horngehäuse auf, in dem der Treiber angeordnet ist. Eine domförmige Kappe ist mit dem Ende der Treiberanordnung verbunden. Die Seitenwände des Gehäuses und die Oberfläche der domförmigen Kappe definieren eine Hornmündung, welche der Vorwärtsrichtung des Lautsprechers zugekehrt ist. Die Hornmündung ist mit den Durchlasswegen in der Hornplatte gekoppelt, um die durch die Durchlasswege hindurchgeleitete akustische Energie an die Außenluft zu koppeln.
  • Das Falten des Horns in der Hornplatte und um den Treiber herum führt zu einer wesentlichen Verringerung der Länge des Lautsprechers. Dennoch sind selbst mit der durch diese Konstruktion erzielten Längenreduzierung Länge und Gewicht dieses Lautsprechers immer noch recht beträchtlich. Eine Folge davon ist, dass es häufig schwierig ist, einen geeignet geschützten Ort in einem Notfallfahrzeug zum Anordnen des Lautsprechers zu finden. Es ist üblich, den Lautsprecher unter dem Frontstoßfänger eines Notfallfahrzeugs anzuordnen. An einem solchen Ort hat der direkte Einfluss von Regen, Wind und Staub eine wesentliche Verkürzung der Lebensdauer des Lautsprechers zur Folge.
  • Ein weiteres übliches Problem bei Sirenen-Hornlautsprechern, welche in Notfallfahrzeugen verwendet werden sollen, betrifft die Kühlung des Treibers. Ein in einem Notfallfahrzeug verwendeter Sirenen-Lautsprecher muss in der Lage sein, einen sehr hohen Schallpegel zu erzeugen. Im Hochleistungsbetrieb muss die in der Schwingspule und der Magnetanordnung des Treibers erzeugte Wärme effizient abgeführt werden. Im Treiber angesammelte Wärme kann einen Wirkungsgradverlust verursachen, und kann in manchen Fällen sogar zum Ausbrennen der Schwingspule oder zur Verringerung der Magnetkraft der Magnetanordnung führen. Eine effiziente Wärmedissipation ist aber schwierig zu erreichen, insbesondere bei einer Ausführung, bei der die Hornstruktur dicht um den Treiber gefaltet ist, um kompakte Abmessungen zu erzielen. Es ist möglich, aktive Mittel, z. B. einen Ventilator, zu verwenden, um eine Luftzirkulation um die Magnetanordnung zu erzwingen. Eine derartige kraftbetriebene Kühlung ist jedoch unerwünscht, weil sie den Energieverbrauch, die Komplexität und die Kosten des Lautsprechers erhöht.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In Anbetracht des im Vorstehenden Gesagten liegt eine Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines zur Verwendung in einem Notfallfahrzeug geeigneten Hornlautsprechers, der wesentlich kompakter und leichter ist als existierende Sirenen-Hornlautsprecher, derart, dass er eine wesentlich verbesserte Flexibilität hinsichtlich seiner Platzierung bietet.
  • Diese Aufgabe wird durch den Lautsprecher nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 9 gelöst; weitere Verbesserungen der vorliegenden Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 bzw. 10 bis 14 definiert.
  • Es wird ein Hornlautsprecher bereitgestellt, der wesentlich kompakter ist als existierende Hornlautsprecher mit vergleichbarer akustischer Ausgangsleistung. Die Erfindung stellt ferner einen Kompakthornlautsprecher bereit, der eine einfache und robuste Struktur aufweist, welche leicht herzustellen und zu montieren ist. Der erfindungsgemäße Lautsprecher umfasst eine Motorschaltung, gekoppelt mit einem um die Motorschaltung gefalteten Horn. Die Motorschaltung weist eine Magnetanordnung, eine bewegliche Membran und eine mit der beweglichen Membran verbundene Schwingspule auf. Die Hornstruktur des Lautsprechers weist eine Hornplatte und einen Mündungsabschnitt auf. Die Hornplatte weist wenigstens ein in der Ebene der Hornplatte gefaltetes Horn auf. Der Phasenstecker für die Motorschaltung ist integral geformt an der Hornplatte gebildet. Der Phasenstecker weist wenigstens eine Öffnung auf, welche in das gefaltete Horn in der Hornplatte mündet, und somit den Nals des Horns bildet. Der Mündungsabschnitt weist eine mit dem gefalteten Horn in der Hornplatte verbundene Hornmündung auf, um Schallwellen an die Außenluft zu koppeln.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Mündungsabschnitt einen unitären Körper auf, welcher aus einem wärmeleitfähigen Material, z. B. Aluminium, hergestellt ist. Die Vorderseite des unitären Körpers ist zu einer Hornmündung geformt, welche mit den gefalteten Hörnern in der Hornplatte verbunden ist. Die Rückseite des unitären Körpers des Mündungsabschnitts weist eine integral geformte Aufnahme zur Aufnahme der Magnetanordnung der Motorschaltung auf. Die Aufnahme ist dimensionsmäßig auf die Magnetanordnung abgestimmt, um für Wärmeübertragung zwischen der Magnetanordnung und dem Mündungsabschnitt zu sorgen. Der unitäre Körper des Mündungsabschnitts fungiert als Wärmesenke zur effizienten Ableitung der von der Motorschaltung während des Betriebs erzeugten Wärme.
  • Weitere Aufgaben und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Detailbeschreibung in Verbindung mit der zeichnerischen Darstellung; in der Zeichnung zeigen:
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 eine perspektivische Darstellung eines Kompakthornlautsprechers gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
  • 2 eine perspektivische Darstellung, welche die Rückseite des Lautsprechers von 1 zeigt;
  • 3 eine Schnittdarstellung des Lautsprechers von 1;
  • 4A eine Vorderansicht einer Hornplatte des Lautsprechers von 1;
  • 4B eine Rückansicht der Hornplatte von 4A;
  • 4C eine Vorderansicht der Hornplatte ähnlich 4A, wobei die Hornplatte jedoch mit einer schallerzeugenden Membran verbunden ist;
  • 5A ein schematisches Diagramm, welches die Kopplung einer Motorschaltung mit mehreren Hörnern zeigt, die in der Hornplatte von 4B realisiert sind;
  • 5B ein schematisches Diagramm, welches die Kopplung einer Motorschaltung mit einem Horn zeigt, welches in einem Lautsprecher nach dem Stand der Technik realisiert ist;
  • 6A eine Rückansicht eines Mündungsabschnitts des Lautsprechers von 1 mit einer darin angeordneten Magnetanordnung;
  • 6B eine Rückansicht des Mündungsabschnitts ähnlich 6A, aber ohne die Magnetanordnung;
  • 7 ein Diagramm, welches die Betriebstemperaturwerte von Motorschaltungen mit und ohne die Wärmeableitung, welche durch den Mündungsabschnitt von 6A bereitgestellt wird;
  • 8 ein schematisches Diagramm, welches einen möglichen Ort in einem Fahrzeug zur Installation des. Kompakthornlautsprechers von 1 zeigt;
  • 9 eine perspektivische Darstellung einer Montagehalterung zur Anordnung des Lautsprechers von 1 in einem Fahrzeug; und
  • 10 eine Schnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform des Hornlautsprechers.
  • Die Erfindung gestattet verschiedene Modifikationen und alternative Konstruktionen; bestimmte beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind jedoch in der zeichnerischen Darstellung gezeigt und im Folgenden beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf die besonderen offenbarten Formen begrenzt ist; vielmehr soll die Erfindung alle Modifikationen, alternativen Konstruktionen und Äquivalente umfassen, welche in den Bereich der Erfindung fallen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.
  • DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Es wird nun auf die zeichnerische Darstellung Bezug genommen, gemäß welcher 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines Kompakthornlautsprechers 20, ausgeführt in Einklang mit der Erfindung, zeigt. Der Lautsprecher 20 enthält eine Motorschaltung 36 (3) und eine Hornstruktur, welche um die Motorschaltung gefaltet ist und die Motorschaltung vollständig umschließt. Wie in 1 gezeigt, hat der Lautsprecher 20 eine im wesentlichen quadratische Umfangsform und weist eine Hornplatte 22, einen Mündungsabschnitt 24 und eine Endplatte 26 auf. Die Front des Mündungsabschnitts ist zu einer Hornmündung 28 geformt, um von dem Lautsprecher erzeugte akustische Energie an die Umgebungsluft zu koppeln. Die Frontrichtung, wie durch den Pfeil 30 bezeichnet, bezieht sich auf die allgemeine Übertragungsachse des von dem Lautsprecher erzeugten Schalls. Wie in 2 gezeigt, ist die Rückseite des Lautsprecher 20 durch die Endplatte 26 abgeschlossen. Die Endplatte 26 wirkt mit der Hornplatte 22 zusammen, um gefaltete Hörner zu definieren, welche in der Hornplatte gebildet sind. Zwischen Endplatte 26 und Hornplatte 22 kann eine Dichtung eingesetzt sein, um Luftleckagen zu vermeiden. In der beispielhaft dargestellten Ausführungsform beträgt das Maß der Seiten der im Wesentlichen quadratischen Hornmündung 28 ca. 5,75 Inch. Die Gesamtlänge des Lautsprechers, d. h. der Abstand zwischen der Endplatte 26 und dem vorderen Ende des Mündungsabschnitts 24, beträgt ca. 2,63 Inch.
  • Für den Fachmann wird unmittelbar erkennbar sein, dass der Hornlautsprecher 20 wesentlich kompakter ist als existierende Sirenen-Hornlautsprecher mit vergleichbarer akustischer Ausgangsleistung. So würde beispielsweise der Lautsprecher nach dem Stand der Technik, wie in der US-PS Nr. 4 893 343 offenbart, bei ähnlicher Mündungsgröße eine Gesamtlänge von ca. 5,25 Inch aufweisen, was das Doppelte dessen des erfindungsgemäß aufgebauten Lautsprechers 20 ist. Die drastische Längenreduzierung des erfindungsgemäßen Hornlautsprechers wird erzielt durch Integration der Struktur der Motorschaltung mit der Struktur des gefalteten Horns.
  • Es wird nun auf die Schnittdarstellung von 3 Bezug genommen, gemäß welcher die Motorschaltung 36 eine Magnetanordnung 38, eine domförmige Membran 40 und eine mit der Membran verbundene Schwingspule 41 auf einem Wickelkörper aufweist. Die Membran 40 ist schwingfähig entlang der Längsachse des Lautsprechers gelagert. Die Schwingspule 41 wechselwirkt mit der Magnetanordnung 38, um die Membran 40 zu Schwingungen anzutreiben, um akustische Energie zu erzeugen. Ein Phasenstecker 42 ist von der Membran 40 durch einen kleinen Spalt beabstandet, allgemein als "frontseitige Compliance" bezeichnet. Der Phasenstecker 42 wirkt mit der schwingenden Membran 40 zusammen, um Schallwellen zu erzeugen, die durch die Hornstruktur des Lautsprechers an die Außenluft gekoppelt werden.
  • In der beispielhaft dargestellten Ausführungsform ist der Phasenstecker 42 integral geformt an der Hornplatte 22 gebildet und weist in ihm gebildete Öffnungen auf. Wie weiter unten noch ausführlicher beschrieben werden wird, führt jede der Öffnung zu einem gefalteten Horn in der Hornplatte 22 und bildet den Hals des jeweiligen Horns. Die integral geformte Ausbildung des Phasensteckers für die Motorschaltung an der Hornplatte resultiert in einer wesentlichen Verkürzung der Gesamtlänge des Lautsprechers 20.
  • Eine weitere Längenreduzierung resultiert aus der Aufnahme der Motorschaltung 36 in dem Mündungsabschnitt 24 der Hornstruktur. Wie in 3 gezeigt, ist die Magnetanordnung 38 der Motorschaltung 36 in einer Aufnahme 44 aufgenommen, welche integral geformt in dem Mündungsabschnitt 24 des Lautsprechers gebildet ist. Wie weiter unten noch ausführlicher beschrieben, führt diese Integration der Struktur der Motorschaltung mit der Hornstruktur nicht nur zu einer Verkürzung der Länge des Lautsprechers, sondern bietet auch eine sehr einfache, präzise und robuste Möglichkeit zum Anordnen der Motorschaltung 36 und verschafft wesentliche Vorteile im Hinblick auf die Kontrolle der Betriebstemperatur der Motorschaltung.
  • Die Konstruktion der Hornplatte 22 ist am besten aus den 4A und 4B ersichtlich. Bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsform weist die Hornplatte 22 eine Dicke von ca. 0,75 Inch auf. Die Hornplatte 22 ist bevorzugt als unitäres Teil gebildet, bevorzugt aus Aluminium geformt. Das Zentrum der Vorderseite der Hornplatte 22, wie in 4A gezeigt, weist eine integral geformte konkave Oberfläche auf, die als Phasenstecker 42 der Motorschaltung dient. Der Phasenstecker 42 weist vier darin gebildete Öffnungen 4548 auf. Jede der Öffnungen 4548 mündet in ein gefaltetes Horn auf der Rückseite der Hornplatte 22, wie in 4B gezeigt. Auf der Vorderseite der Hornplatte 22 sind zwei Justierstifte 89 und 90 angeordnet, welche dazu verwendet werden, die Membran 40 der Motorschaltung und den Mündungsabschnitt 24 bezüglich der Hornplatte 22 auszurichten.
  • Wie in 4B gezeigt, weist die Rückseite der Hornplatte 22 vier darin geformte gefaltete Hörner 4952 auf. Durch Falten der Hörner in der senkrecht zur Längsrichtung des Lautsprechers liegenden Ebene der Hornplatte 22 wird eine beträchtliche Hornlänge auf sehr kleinen Abmessungen in der Längsrichtung des Lautsprechers erzielt. Die Öffnungen 4548 in dem Phasenstecker 42 koppeln die durch die Motorschaltung erzeugte akustische Energie in die gefalteten Hörner 4952 und bilden so jeweils die Hälse der gefalteten Hörner. Die durch die Hörner 4952 geleitete akustische Energie wird in Vorwärtsrichtung des Lautsprechers durch vier im Wesentlichen rechteckige Schlitze 53–56 auf der Vorderseite der Hornplatte umgelenkt.
  • Das elektrische Signal zum Betreiben der Motorschaltung ist über zwei isolierte Elektrodrähte 91 und 92, welche über eine Öffnung 94 seitlich der Hornplatte in den Lautsprecher eintreten, an die Motorschaltung gekoppelt. Die Drähte werden über zwei Durchgangslöcher 95 bzw. 96 von der Rückseite der Hornplatte 22 zu deren Vorderseite geführt. 4C zeigt die auf der Vorderseite der Hornplatte 22 angeordnete Membran 40 der Motorschaltung. Die Enden der Drähte 91 und 92 sind an leitfähige Federbänder 97 bzw. 98 angelötet. Die leitfähigen Federbänder 97 und 98 sind ihrerseits mit den Enden der Schwingspule 41 verbunden, welche auf einen mit der Membran 40 verbundenen Wickelkörper gewickelt ist. Im Randbereich der Membran 40 sind zwei Justierlöcher gebildet, welche über die entsprechenden Justierstifte 89, 90 an der Hornplatte 22 passen, wenn die Membran 40 in ihrer Betriebsposition installiert wird.
  • Es ist ein Merkmal der dargestellten Ausführungsform, dass die Motorschaltung direkt an dem Phasenstecker 42 mit einer Mehrzahl von separaten Hörnern in der Hornplatte 22 gekoppelt ist. Diese Kopplung ist schematisch in 5A gezeigt, wobei die vier Hörner 45–48 direkt von dem Phasenstecker 42 vorspringen. Die akustischen Wellen passieren die vier Hörner und werden an der Hornmündung 28 wieder vereinigt, zur effizienten Kopplung an die Außenluft. Wie in 1 und in 5A gezeigt, bleiben bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsform die beiden Hornabschnitte 57, 58 bis zum Ende der Hornstruktur getrennt. Die finale Vereinigung der Schallwellen findet nicht im Lautsprecher statt, sondern effektiv vor dem Lautsprecher.
  • Als Vergleich ist die Treiber-Horn-Kopplung, wie sie in dem Lautsprecher nach dem Stand der Technik gemäß der obengenannten US-PS Nr. 4 893 343 offenbart ist, in 5B schematisch dargestellt. Die von der Motorschaltung 59, welche einen (nicht gezeigten) Phasenstecker aufweist, erzeugte akustische Energie wird über einen von der Motorschaltung getrennten Trichterhals 62 an ein einzelnes Horn 60 gekoppelt. Das Horn 60 ist zweifach gegabelt, und zwar zunächst durch eine Umleitungsfläche 64 und dann durch Umleitungsflächen 65 und 66, so dass sich vier Horndurchlässe ergeben. Die durch die vier Horndurchlässe geleiteten akustischen Wellen werden an der Hornmündung 68 wieder vereinigt.
  • Die Konstruktion des Mündungsabschnitts 24 der beispielhaft dargestellten Ausführungsform ist am besten aus den 6A und 6B zu ersehen. Der Mündungsabschnitt 24 weist einen unitären Körper 25 auf, der aus einem wärmeleitfähigen Material hergestellt ist. In der bevorzugten Ausführungsform ist der unitäre Körper aus Aluminium geformt und dann auf Erhalt der präzisen Dimensionen der relevanten Merkmale bearbeitet. Die Vorderseite des Mündungsabschnitts 24 ist in 1 gezeigt. 6A zeigt die Rückseite des Mündungsabschnitts 24 mit der Magnetanordnung 38 der Motorschaltung darin aufgenommen. 6B zeigt den Mündungsabschnitt 24, jedoch ohne die Magnetanordnung 38. In der Mitte der Rückseite des Mündungsabschnitts 24 ist eine integral geformte Aufnahme 44 zur Aufnahme der Magnetanordnung 38 der Motorschaltung gebildet. Bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsform ist die Aufnahme 44 in Form eines zylinderförmigen Rücksprungs ausgeführt. Benachbart zu den Rändern des Mündungsabschnitts sind vier im Wesentlichen rechteckige Schlitze 7174 so angeordnet, dass sie mit den vier Schlitzen 5356 an der Vorderseite der Hornplatte 22 zusammenpassen. Der Mündungsabschnitt weist zwei Justierlöcher 101 und 102 auf, welche mit den Justierstiften 89, 90 an der Hornplatte 22 in Eingriff kommen, wenn die Hornplatte an dem Mündungsabschnitt befestigt wird. Die vier Schlitze 7174 münden in die an der Vorderseite des Mündungsabschnitts gebildete Hornmündung 28, wie in 1 dargestellt. Somit wird die von der Motorschaltung erzeugte akustische Energie durch die vier gefalteten Hörner in der Hornplatte 22 geleitet und tritt dann an der Hornmündung 28 aus.
  • Neben der wesentlichen Reduzierung der Gesamtlänge des erfindungsgemäßen Lautsprechers bietet die Integration der Struktur der Motorschaltung mit der Struktur des Mündungsabschnitts folgendes: (1) eine äußerst einfache, robuste und präzise Möglichkeit zum Anordnen der Motorschaltung in dem Hornlautsprecher, und (2) eine wesentlich verbesserte Wärmedissipation der von der Motorschaltung erzeugten Wärme. Die Aufnahme 44 in dem Mündungsabschnitt 24 hält die Magnetanordnung 38 fest am dafür vorgesehenen Ort in Übereinstimmung mit den anderen Lautsprecherkomponenten. Dank dieser einfachen Anordnungsmöglichkeit hat der Lautsprecher einen sehr einfachen Aufbau. Bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsform weist der Lautsprecher 20 nur fünf trennbare Hauptteile auf, nämlich den Mündungsabschnitt 24, die Magnetanordnung 38, die Membran 40, die Hornplatte 22 und die Endplatte 26. Die integral geformte Ausbildung des Phasensteckers 42 an der Hornplatte 22 vermeidet Justierfehler, die durch die Verwendung eines separat eingefügten Phasensteckers vor der Membran eingeführt werden. Weil beim Zusammenbau dieser Teile keine Justage erforderlich ist, ist die richtige Einstellung zwischen Membran 40, Phasenstecker 42 und Hornstruktur zum Erhalt optimaler Leistung sichergestellt.
  • Es ist ein Merkmal der Erfindung, dass die Magnetanordnung 38 in wirksamem Wärmekontakt mit einem wärmeleitfähigen Abschnitt der Hornstruktur ange ordnet ist. In der bevorzugten Ausführungsform ist die in dem Mündungsabschnitt 24 gebildete Aufnahme 44 so dimensioniert und gestaltet, dass sie mit der Magnetanordnung 38 zusammenpasst, um eine wirksame Wärmeübertragung zwischen der Magnetanordnung 38 und dem Mündungsabschnitt bereitzustellen. Mit dieser Anordnung wird der gesamte Mündungsabschnitt 24 zur Wärmesenke für die Motorschaltung 36, und die Luft, welche die Hornmündung passiert, trägt zur Kühlung der Motorschaltung bei. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Wärmeleitung zwischen der Magnetanordnung 38 und dem Mündungsabschnitt 24 dadurch verstärkt, dass die Aufnahme 44 ganz geringfügig kleiner als die Magnetanordnung 38 ausgeführt wird und die Magnetanordnung 38 dann mit einer Kraft von etwa 5000 Ib in die Aufnahme gedrückt wird, um einen festen Metall-Metall-Kontakt herzustellen.
  • Alternativ kann die Aufnahme so ausgebildet sein, dass sie eine enge Passung oder geringfügige Spielpassung gegenüber der Magnetanordnung zeigt. Als Beispiel ist ein Lautsprecher mit einer derartigen Anordnung in der Schnittdarstellung von 10 gezeigt. Der Mündungsabschnitt 120 des Lautsprechers weist eine in ihm gebildete Aufnahme 122 auf, und in der Aufnahme ist eine Magnetanordnung 124 aufgenommen. Die richtige Wärmeübertragung zwischen der Magnetanordnung 124 und dem Mündungsabschnitt 120 wird bereitgestellt durch Füllen eines Spaltes 126 zwischen der Magnetanordnung und der Aufnahme mit einer dünnen Lage 128 wärmeleitfähigen Klebstoffs. Die Klebstofflage 128 verbindet die Magnetanordnung 124 fest mit der Aufnahme 122 und überträgt die in der Motorschaltung erzeugte Wärme wirkungsvoll auf den Mündungsabschnitt.
  • Die wirkungsvolle Wärmedissipation, welche durch den Wärmeübergang zwischen Motorschaltung und Hornstruktur erhalten wird, ist besonders wichtig für die Kontrolle der Betriebstemperatur der Motorschaltung. Eine unzureichende Wärmeableitung lässt die Temperatur der Komponenten der Motorschaltung ansteigen, was eine Verminderung des Wirkungsgrades der Schallerzeugung des Lautsprechers zur Folge hat. In schweren Fällen kann die Wärme ein Ausbrennen der Schwingspule 41 der Motorschaltung verursachen oder dazu führen, dass die Magnetanordnung 38 ihre magnetische Anziehungskraft verliert. Die erheblichen Unterschiede, die sich für die Betriebstem peratur der Motorschaltung durch die effiziente Wärmedissipation ergeben, sind deutlich an den gemessenen Betriebstemperaturwenen von 7 abzulesen. Die Datenpunkte auf der Kurve 80 zeigen gemessene Temperaturdaten der Magnetanordnung einer Motorschaltung, welche in einem Lautsprecher von 1 installiert ist. Die Datenpunkte auf der Kurve 82 stellen gemessene Temperaturdaten dar für eine bloße Motorschaltung, nur bestehend aus einer Membran mit einer Schwingspule und einer Magnetanordnung. Die Temperaturdaten der Umgebungsluft sind als Referenz ebenfalls gezeigt, und zwar auf der Kurve 84. Der komplette Lautsprecher sowie die bloße Motorschaltung wurden bei einer elektrischen Eingangsleistung von 16 W Gleichstrom (DC) für 45 Minuten betrieben.
  • Wie in 7 gezeigt, stieg die Temperatur der Motorschaltung in dem Lautsprecher während des Betriebs langsam und zeigte die Tendenz, unterhalb 50°C abzuflachen. In krassem Gegensatz dazu setzte die Temperatur der bloßen Motorschaltung, welche nicht über die effiziente Wärmeableitung verfügte, die durch den Mündungsabschnitt bereitgestellt wird, ihren raschen Anstieg während des Betriebs fort und näherte sich am Ende der Messung einem Wert von 90°C. Die Daten in 7 wurden mit einer DC-Eingangsleistung gewonnen, so dass keine Schallwellen vom Lautsprecher erzeugt wurden. Es wird erkennbar sein, dass bei Feldbetrieb die hohe Luftgeschwindigkeit der Schallwellen an der Hornmündung zu einer weiteren Verminderung der Betriebstemperatur der Motorschaltung beitragen wird.
  • Die kompakten Abmessungen des erfindungsgemäßen Hornlautsprechers sorgen für eine wesentlich verbesserte Flexibilität hinsichtlich der Platzierung des Lautsprechers. Eine Folge davon ist, dass der Lautsprecher an Orten installiert werden kann, die mit den viel sperrigeren und schwereren Sirenen-Lautsprechern nach dem Stand der Technik nicht möglich sind. So gestattet zum Beispiel, wie in 8 gezeigt, das kleine Maß in Längsrichtung des Lautsprechers, den Lautsprecher in dem relativ engen Raum zwischen dem vorderen Karosserierahmen 102 vor dem Kühler und der Winddämpferschürze 106 eines Fahrzeugs zu installieren. Der Lautsprecher kann an einer mit dem vorderen Karosserierahmen verbundenen Halterung angeordnet sein. Zu diesem Zweck weist der Lautsprecher 20 seitlich zwei Befestigungslöcher 111 (1) zur Aufnahme von Befestigungsmitteln auf. 9 zeigt beispielhaft eine Montagehalterung 108 zur Anordnung des Lautsprechers 20 in einem gegebenen Fahrzeug an dem in 8 gezeigten Ort. Es wird erkennbar sein, dass verschiedene Fahrzeuge verschiedene Konfigurationen von Montagehalterungen verlangen können.
  • Aus der vorstehenden Detailbeschreibung wird erkennbar sein, dass die Erfindung einen Hornlautsprecher bereitstellt, der viel kompakter ist als existierende Sirenen-Hornlautsprecher. Die kompakten Abmessungen des Lautsprechers bieten eine wesentlich verbesserte Flexibilität hinsichtlich der Anordnung des Lautsprechers in einem Notfallfahrzeug. Erzielt wird die Kompaktheit durch Integration der Struktur der Motorschaltung mit der Hornstruktur. Die integrierte Struktur resultiert ferner in einer sehr einfachen Konstruktion, die robust ist, eine geringe Zahl an Bauteilen aufweist und leicht herzustellen ist, und ermöglicht eine hocheffiziente Ableitung der durch die Motorschaltung während des Betriebs erzeugten Wärme.

Claims (14)

  1. Kompakthornlautsprecher (20), umfassend: eine Motorschaltung (36) mit einer beweglichen Membran, einer mit der beweglichen Membran (40) verbundenen Schwingspule (41) und einer Magnetanordnung (38) zum Wechselwirken mit der Schwingspule (41) zwecks Bewegung der beweglichen Membran zur Erzeugung von akustischer Energie; eine Hornplatte (22) mit mindestens einem in einer Ebene der Hornplatte gefalteten Horn (49 bis 52) und einem integral geformten, der beweglichen Membran gegenüberliegend und von dieser beabstandet angeordneten Phasenstecker (42), wobei der Phasenstecker wenigstens eine in das wenigstens eine Horn in der Hornplatte mündende Öffnung (45 bis 48) aufweist, um akustische Energie in das wenigstens eine Horn zu leiten; einen Mündungsabschnitt (24) mit einer mit dem wenigstens einen Horn in der Hornplatte verbundenen Hornmündung (28), um die akustische Energie an die Außenluft anzukoppeln.
  2. Kompakthornlautsprecher nach Anspruch 1, bei dem die Hornplatte (22) eine Mehrzahl von darin gefalteten Hörnern (49 bis 52) aufweist und bei dem der Phasenstecker (42) eine Mehrzahl von Öffnungen (45 bis 48) aufweist, von denen jede in jeweils eines der Hörner in der Hornplatte mündet, um akustische Energie in das jeweilige Horn zu leiten.
  3. Kompakthornlautsprecher nach Anspruch 2, bei dem die Ebene der Hornplatte (22) senkrecht zu einer Längsrichtung des Hornlautsprechers (20) liegt.
  4. Kompakthornlautsprecher nach Anspruch 3, bei dem die Hornplatte (22) vier darin gebildete gefaltete Hörner (49 bis 52) aufweist.
  5. Kompakthornlautsprecher nach Anspruch 1, bei dem der Hornmündungsabschnitt (24) eine Aufnahme (44) zur Aufnahme der Magnetanordnung (38) der Motorschaltung (36) aufweist.
  6. Kompakthornlautsprecher nach Anspruch 5, bei dem der Mündungsabschnitt (24) einen unitären Körper (25) aufweist und die Aufnahme (44) integral geformt in diesem gebildet ist.
  7. Kompakthornlautsprecher nach Anspruch 6, bei dem der unitäre Körper (25) des Hornmündungsabschnittes (24) aus einem wärmeleitfähigen Material gebildet ist und die Aufnahme (44) so dimensioniert ist, dass sie mit der Magnetanordnung (38) in satter Anlage ist, um einen direkten thermischen Kontakt zwischen der Magnetanordnung und dem Hornmündungsabschnitt bereitzustellen, um durch die Motorschaltung (36) während des Betriebs erzeugte Wärme abzuleiten.
  8. Kompakthornlautsprecher nach Anspruch 6, bei dem der Mündungsabschnitt (24) aus einem wärmeleitfähigen Material gebildet ist und die Magnetanordnung (124) mit der Aufnahme (122) mittels eines wärmeleitfähigen Klebstoffs (128) fest verbunden ist, um durch die Motorschaltung während des Betriebs erzeugte Wärme auf den Mündungsabschnitt zu übertragen.
  9. Kompakthornlautsprecher (20), umfassend: eine Motorschaltung (36) mit einer domförmigen beweglichen Membran (40), einer mit der beweglichen Membran verbundenen Schwingspule (41) und einer Magnetanordnung (38) zum Wechselwirken mit der Schwingspule zwecks Bewegung der beweglichen Membran zur Erzeugung von akustischer Energie; eine Hornplatte (22) mit einer Mehrzahl von in einer Ebene der Hornplatte gefalteten Hörnern (49 bis 52) und einem integral geformten, konkav gestalteten, von der beweglichen Membran beabstandet angeordneten Phasenstecker (42), wobei der Phasenstecker eine Mehrzahl von Öffnungen (45 bis 48) aufweist, von denen jede in jeweils eines der gefalteten Hörner mündet, um akustische Energie in das jeweilige gefaltete Horn zu leiten; einen Mündungsabschnitt (24) mit einem unitären Körper (25), hergestellt aus einem wärmeleitfähigen Material und zu einer Hornmündung (28) geformt, welche mit der Mehrzahl von gefalteten Hörnern verbunden ist, um die akustische Energie an die Außenluft anzukoppeln, wobei der unitäre Körper eine integral geformte Aufnahme (44) zur Aufnahme der Magnetanordnung aufweist, wobei die Aufnahme auf die Magnetanordnung abgestimmt dimensioniert und gestaltet ist, um thermischen Kontakt bereitzustellen zum Leiten von durch die Motorschaltung während des Betriebs erzeugter Wärme zu dem Mündungsabschnitt.
  10. Kompakthornlautsprecher nach Anspruch 9, bei dem die Hornplatte (22) vier darin gefaltete Hörner (49 bis 52) aufweist.
  11. Kompakthornlautsprecher nach Anspruch 9, bei dem die Hornplatte (22) aus Aluminium geformt ist.
  12. Kompakthornlautsprecher nach Anspruch 9, bei dem das den unitären Körper (25) des Mündungsabschnitts (24) bildende wärmeleitfähige Material Aluminium ist.
  13. Kompakthornlautsprecher nach Anspruch 9, bei dem die Aufnahme (44) so dimensioniert ist, dass sie mit der Magnetanordnung (38) in satter Anlage ist, um einen direkten mechanischen und thermischen Kontakt zwischen der Magnetanordnung und dem Mündungsabschnitt (24) bereitzustellen.
  14. Kompakthornlautsprecher nach Anspruch 9, bei dem die Magnetanordnung (124) mit der Aufnahme (122) mittels eines wärmeleitfähigen Klebstoffs (128) fest verbunden ist, um durch die Motoranordnung während des Betriebs erzeugte Wärme auf den Mündungsabschnitt zu übertragen.
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