DE69917259T2 - Schalldämpfendes material - Google Patents

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Description

  • Diese Erfindung betrifft schalldämpfendes Material. Insbesondere betrifft diese Erfindung schalldämpfendes Material für die Verwendung in verschiedenen akustischen Vorrichtungen, wie etwa Lautsprechersystemen und schalldämpfenden Platten.
  • Lautsprec hersysteme umfassen im allgemeinen mindestens einen Lautsprecher, der an ein Lautsprechergehäuse montiert ist. Der Lautsprecher wandelt elektrische Energie in Schallenergie über einem bestimmten Frequenzbereich um. Die Umwandlung von elektrischer Energie in Schallenergie ist durch die mechanischen Beschränkungen des Lautsprechers und seines Gehäuses begrenzt. In herkömmlichen elektromagnetischen Lautsprechern zum Beispiel speist ein elektrischer Strom einen Elektromagneten, der an einer flexiblen leichtgewichtigen Oberfläche befestigt ist und ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Dieses Feld wechselwirkt mit einem anderen Magnetfeld, das von einem Permanentmagnet erzeugt wird, der an einem Rahmen befestigt ist, der die flexible Oberfläche hält. Während des Betriebs erzeugt die Wechselwirkung zwischen den Feldern eine Kraft, die die Oberfläche in Schwingungen versetzt, so daß sie mit der Frequenz des elektrischen Signals schwingt und dadurch Schallenergie erzeugt.
  • DE-A-33 17 273 betrifft einen Schalldämpfer oder Geräuschunterdrücker, der eine verbesserte Dämpfung bei niedrigen Frequenzen erreichen soll und für Lüftungsrohre oder Lüftungsvorrichtungen geeignet ist. Dieser Schalldämpfer weist ein oder mehrere poröse Elemente, z. B. aus Steinwolle, auf, die als widerstandsbehafteter Schallabsorber dienen und die auf einem Rohr oder einem Vorrichtungsgehäuse lediglich in Form einer Wandverkleidung als Schallwände, über die der Luftstrom streicht, angeordnet sind, wobei die stromaufwärts oder stromabwärts gelegenen Enden eines oder mehrerer der porösen Elemente von im wesentlichen unperforiertem bahnartigem Material, bevorzugt Metallblechen, umgeben sind.
  • JP-A-10 061 057 betrifft eine schwingungsdämpfende Bahn für ein Faltwerkdach aus einer Kunstharzzusammensetzung, die aus Styrol-Isopren-Blockpolymer, anorganischen feinen Partikeln und einem Polyolefin-Kunstharz besteht. Die extrusionsgeformte schwingungsdämpfende Bahn wird auf eine Stahlplatte laminiert und dann auf eine Stahlplatte geriffelt, und das von der schwingungsdämpfenden Bahn unterlegte Faltwerkdach wird erzeugt.
  • FR-A-2 372 566 betrifft ein Schalldämpfungssystem, das ein Gehäuse aufweist, in dem ein geräuschabsorbierendes Material und zwei Lautsprecher für höhere und tiefere Töne angeordnet sind. In dem Gehäuse ist eine Platte montiert, wobei eine Seite der Rückplatte des Gehäuses zugewandt ist. Zwischen den Platten befindet sich ein äußerst komprimierbares Material, z. B. Kugeln aus Glaswolle oder Kapok.
  • Ein wichtiger Nachteil von Lautsprechersystemgehäusen ist die große physische Größe, die erforderlich ist, um eine ausgewogene und wirksame Signalantwort bei niedrigen Frequenzen sicherzustellen. Der Hauptgrund für die Verwendung eines großen Gehäuses ist, ein ausreichendes Luftvolumen bereitzustellen, gegen das ein Tieftonlautsprecher frei schwingen kann. Kleine Gehäuse enthalten jedoch kleine Luftvolumen, die die Schwingungsbewegung des Tieftonlautsprechers beschränken. Schalldämpfende Materialien, wie etwa Glasfaserstoff, Wolle und synthetische Polyesterfasern (wie etwa die unter dem Warenzeichen DACRON® von E.I. du Pont de Nemours & Company, Willington, Delaware, verkauften), werden häufig verwendet, um die Größenanforderung des Gehäuses zu verringern. Aufgrund der geringen Schallabsorption dieser Materialien kann die Verwendung dieser Materialien jedoch unglücklicherweise die Größe des Gehäuses nicht wesentlich verkleinern und gleichzeitig eine ausgewogene Signalantwort bei niedrigen Frequenzen sicherstellen.
  • Da herkömmliche schalldämpfende Materialien die Schallenergie während des Lautsprecherbetriebs außerdem nicht wirksam absorbieren, wird sie vom Gehäuse absorbiert, das sie danach in Form von Schallenergie mit anderen unerwünschten Frequenzen wieder abgibt, möglicherweise einschließlich unerwünschten Harmonischen von erwünschten Schallfrequenzen.
  • Schalldämpfende Materialien können auch nützlich zum Absorbieren von Schall in im wesentlichen geschlossenen Räumen, wie etwa Tonaufnahmeräumen und Bereichen, die unerwünschten Geräuschen ausgesetzt sind, sein. Ein Verfahren zum Absorbieren von Schall umfaßt das Montieren von schalldämpfenden Platten auf eine oder mehrere Wände des geschlossenen Raums. Ein Nachteil herkömmlicher schalldämpfender Materialien, die oft aus geschäumten Materialien hergestellt sind, ist jedoch, daß derartige Materialien im allgemeinen teuer und relativ unwirksam sind.
  • Es wäre daher wünschenswert, in der Lage zu sein, ein schalldämpfendes Material zur Verfügung zu stellen, das immer verwendet werden kann, wenn Schallenergie gewünscht absorbiert wird.
  • Es wäre auch wünschenswert, ein Lautsprechersystem zur Verfügung zu stellen, das physisch klein ist und über das gesamte hörbare Spektrum, insbesondere bei niedrigen Frequenzen, eine breite ausgewogene Signalantwort erzeugt.
  • Es wäre ferner wünschenswert, in der Lage zu sein, ein schalldämpfendes Material zur Verfügung zu stellen, das Schallenergie wirksam absorbiert, um die Genauigkeit der akustischen Wiedergabe elektrischer Signale eines Lautsprechersystems zu verbessern.
  • Es wäre ferner noch wünschenswert, in der Lage zu sein, eine günstige, aber hochwirksame schalldämpfende Platte zum Absorbieren von Schallenergie in im wesentlichen geschlossenen Räumen zur Verfügung zu stellen.
  • Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein schalldämpfendes Material zur Verfügung zu stellen, das immer ver wendet werden kann, wenn Schallenergie absorbiert werden soll.
  • Es ist auch eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Lautsprechersystem zur Verfügung zu stellen, das physisch klein ist und über das gesamte hörbare Spektrum, insbesondere bei niedrigen Frequenzen, eine breite ausgewogene Signalantwort liefert.
  • Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein schalldämpfendes Material zur Verfügung zu stellen, das Schallenergie wirksam absorbiert, um die Genauigkeit der akustischen Wiedergabe elektrischer Signale eines Lautsprechersystems zu verbessern.
  • Es ist noch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine günstige, aber hochwirksame schalldämpfende Platte zum Absorbieren von Schallenergie in im wesentlichen geschlossenen Räumen zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
  • Gemäß dieser Erfindung wird ein schalldämpfendes Material zur Verfügung gestellt, das mindestens eine elastische Bahn enthält. Jede Bahn hat eine erste Seite und eine zweite Seite. Mindestens ein erster Teil der ersten oder zweiten Seite und ein zweiter Teil der ersten oder zweiten Seite sind einander zugewandt, um eine Vielschichtstruktur zu bilden. Die elastische Bahn besteht aus einem Polyolefin und kann insbesondere Polyethylen aufweisen. Die Bahn hat bevorzugt eine Dicke von weniger als etwa 5 Mil (etwa 0,13 mm) und am besten eine Dicke von weniger als etwa 1,5 Mil (etwa 0,038 mm).
  • Das schalldämpfende Material dieser Erfindung kann verwendet werden, um ein Lautsprechersystem mit ungewöhnlich flacher Frequenzantwort herzustellen. Ein Lautsprechersystem gemäß dieser Erfindung umfaßt mindestens ein Systemgehäuse, einen an das Gehäuse montierten Lautsprecher und schalldämpfendes Material (gemäß dieser Erfindung) innerhalb des Gehäuses.
  • Das schalldämpfende Material dieser Erfindung kann auch verwendet werden, um eine schalldämpfende Platte herzustellen. Die Platte umfaßt einen Rahmen und an dem Rahmen befestigtes schalldämpfendes Material. Das schalldämpfende Material enthält wiederum mindestens eine elastische Bahn, die mehrschichtig angeordnet ist.
  • Die obigen und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden nach Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen, deutlich, wobei sich gleiche Bezugszeichen immer auf gleiche Teile beziehen und wobei:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer elastischen Bahn ist, aus der ein schalldämpfendes Material dieser Erfindung hergestellt werden kann;
  • 2 eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform aus einer gefalteten schalldämpfenden Struktur gemäß dieser Erfindung ist, die aus der in 1 gezeigten elastischen Bahn gefertigt ist;
  • 3 eine Querschnittansicht der gefalteten schalldämpfenden Struktur von 2 entlang der Linie 3-3 von 2 ist;
  • 4 eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform einer schalldämpfenden gefalteten Rollenstruktur gemäß dieser Erfindung ist, die aus der in 1 gezeigten elastischen Bahn hergestellt ist;
  • 5 eine Querschnittansicht der schalldämpfenden gefalteten Rollenstruktur von 4 entlang der Linie 5-5 von 4 ist;
  • 6 eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform einer gerollten schalldämpfenden Struktur gemäß dieser Erfindung ist, die aus der in 1 gezeigten elastischen Bahn hergestellt ist;
  • 7 eine Querschnittansicht der schalldämpfenden gerollten Struktur von 6 entlang der Linie 7-7 von 6 ist;
  • 8 eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform einer hybriden schalldämpfenden Struktur gemäß dieser Erfindung ist, die aus der in 1 gezeigten elastischen Bahn hergestellt ist;
  • 9 eine Querschnittansicht der hybriden schalldämpfenden Struktur von 8 entlang der Linie 9-9 von 8 ist;
  • 10 eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform einer verdrillten schalldämpfenden Struktur gemäß dieser Erfindung ist, die aus der in 1 gezeigten elastischen Bahn hergestellt ist;
  • 11 eine Querschnittansicht der verdrillten schalldämpfenden Struktur von 10 entlang der Linie 11-11 von 10 ist;
  • 12 eine Querschnittansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines gemäß dieser Erfindung aufgebauten Lautsprechersystems ist;
  • 13 eine Querschnittansicht des Lautsprechersystems von 12 entlang der Linie 13-13 von 12 ist;
  • 14 eine Querschnittansicht des Lautsprechersystems von 12 und 13 entlang der Linie 14-14 von 12 ist;
  • 15 eine Querschnittansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines gemäß dieser Erfindung aufgebauten Lautsprechersystems ist;
  • 16 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer gemäß dieser Erfindung aufgebauten schalldämpfenden Platte ist; und
  • 17 eine Querschnittansicht der schalldämpfenden Platte von 16 entlang der Linie 17-17 von 16 ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein schalldämpfendes Material. Wenn es in einem Lautsprechersystem verwendet wird, sorgt das Material, insbesondere bei niedrigen Frequenzen, für eine ungewöhnlich flache Frequenzantwort.
  • Das schalldämpfende Material dieser Erfindung ist aus mindestens einer elastischen Bahn hergestellt, die be vorzugt so angeordnet ist, daß sie eine schalldämpfende Vielschichtstruktur bildet. Die elastische Bahn besteht aus einem Polyolefin. Bevorzugt ist das Polyolefin Polyethylen. Die Bahn hat bevorzugt eine Dicke von weniger als etwa 5 Mil (etwa 0,13 mm) und hat am besten eine Dicke von weniger als etwa 1,5 Mil (etwa 0,038 mm).
  • Die elastische Bahn hat eine erste Seite und eine zweite Seite. Mindestens ein erster Teil der ersten oder der zweiten Seite und ein zweiter Teil der ersten oder zweiten Seite sind einander zugewandt, um eine Vielschichtstruktur zu bilden.
  • Es gibt vielfältige Arten, auf die eine oder mehrere Bahnen verformt werden können, um eine Vielschichtstruktur zu bilden. Zum Beispiel kann eine Bahn gefaltet, gerollt, verdrillt oder einfach ohne bestimmte Regelmäßigkeit geknüllt werden. Auch können, falls gewünscht, zwei oder mehr Bahnen gerollt, gefaltet oder gemeinsam verdrillt werden. Ungeachtet des verwendeten Verfahrens werden jedoch Fächer oder Schichten aus einem komprimierbaren Material (z. B. Luft) zwischen benachbarten Schichten angeordnet.
  • Es wurde gezeigt, daß elastische Vielschichtstrukturen eine ungewöhnlich hohe akustische Undurchlässigkeit haben. Man glaubt, daß die hohe akustische Undurchlässigkeit dieser Vielschichtstrukturen sich aus einer Verbindung der hohen Kompressibilität der Luftfächer und dem elastischen Wesen der einzelnen Bahnen ergibt. Auch wird die akustische Undurchlässigkeit des Materials verbessert, wenn eine große Anzahl von Schichten verwendet wird und wenn diese Schichten im wesentlichen senkrecht zu den Schallwellen ausgerichtet sind, die geblockt werden.
  • Es wird deutlich, daß die Bahnen, die verwendet werden, um das schalldämpfende Material dieser Erfindung herzustellen, völlig verschieden von bekannten fasrigen schalldämpfenden Materialien sind. Die Bahnen können elastische Barrieren bilden, die einfallende Luft in eine Richtung zwingen können, die bevorzugt im wesentlichen senkrecht zur Richtung der einfallenden Schallwelle ist. Obwohl Fasern in einem gewissen Grad ebenfalls Schallwellen umlenken, bilden Fasern keine hochbiegsamen Barrieren für den Durchgang von Schallwellen.
  • Das schalldämpfende Material dieser Erfindung kann verwendet werden, um ein Lautsprechersystem mit einer ungewöhnlich flachen Frequenzantwort, insbesondere bei niedrigen Frequenzen, herzustellen. Ein derartiges System umfaßt ein Systemgehäuse, einen an das Gehäuse montierten Lautsprecher und (gemäß dieser Erfindung hergestelltes) schalldämpfendes Material in dem Gehäuse. In dem Gehäuse kann jede Anzahl von schalldämpfenden Strukturen verwendet werden. Bevorzugt wird das schalldämpfende Material verformt, so daß es einen Hohlraum hat, der geeignet ist, die Rückseite des Lautsprechers aufzunehmen.
  • Neben dem Einsatz in Lautsprechersystemen kann das gemäß dieser Erfindung hergestellte schalldämpfende Material verwendet werden, um andere Arten von schalldämpfenden Strukturen, wie etwa schalldämpfende Platten herzustellen. Eine schalldämpfende Platte umfaßt mindestens einen Rahmen und schalldämpfendes Material gemäß dieser Erfindung, das an dem Rahmen befestigt ist. Die Oberfläche der Platte kann durch Konstruieren eines nicht ebenen Rahmens vergrößert werden.
  • Die Erfindung wird nun unter Bezug auf 117 beschrieben.
  • 1 zeigt eine elastische Bahn 100, die verwendet werden kann, um ein schalldämpfendes Material gemäß dieser Erfindung herzustellen. Die Bahn 100 wird, wie weiter unten beschrieben, bevorzugt verformt, um eine schalldämpfende Vielschichtstruktur zu erzeugen. Alternativ können zwei oder mehr Bahnen gemeinsam verwendet werden, um eine Vielschichtstruktur gemäß dieser Erfindung zu erzeugen.
  • Elastische Bahnen werden bevorzugt aus jedem im wesentlichen elastischen Polymer hergestellt, das ein oder mehrere Copolymere umfassen kann. Eine Polymerart, die gemäß dieser Erfindung verwendet werden kann, ist ein Polyolefin. Bevorzugt ist das Polyolefin Polyethylen. Eine einzelne Bahn kann eine im wesentlichen gleichmäßige Zusammensetzung haben, kann aber auch ein Laminat – d. h. mehrere im wesentlichen parallele Schichten, deren benachbarte Oberflächen im wesentlichen aneinander geklebt sind, – sein. Eine elastische Bahn, die verwendet wird, um das schalldämpfende Material gemäß dieser Erfindung herzustellen, hat bevorzugt eine Dicke von weniger als etwa 5 Mil (etwa 0, 13 mm) und am besten eine Dicke von weniger als etwa 1,5 Mil (etwa 0,038 mm). Eine elastische Bahn, die verwendet wird, um das schalldämpfende Material gemäß dieser Erfindung herzustellen, kann im wesentlichen für Luft bei etwa Atmosphärendruck (d. h. etwa 1 atm (etwa 101,3 kPa)) undurchlässig sein.
  • Beispiele für elastische Bahnen umfassen Kunststoffhüllen, die unter den Warenzeichen Handi-Wrap® von DowBrands L.P., Indianapolis, Indiana, and Franklin WrapTM von Franklin Industries, L.L.C., Brooklyn, New York, verkauft werden. Andere Beispiele umfassen Clear Food Wrap von der Pathmark Stores, Inc. von Woodbridge, New Jersey, Saran Wrap von DowBrands L.P., Indianapolis, Indiana, Reynolds® Plastic Wrap von der Reynolds Metals Company aus Richmond, Virginia, und Glad® Cling Wrap von der First Brands Corporation, Danbury, Connecticut.
  • Die elastische Bahn 100 hat zwei Seiten. Schalldämpfendes Material gemäß dieser Erfindung kann eine oder mehrere Bahnen umfassen, von denen jede eine erste Seite und eine zweite Seite hat. Mindestens ein erster Teil der ersten oder zweiten Seite und ein zweiter Teil der ersten oder zweiten Seite sind einander zugewandt, um eine Vielfachschichtstruktur zu bilden. Dies bedeutet zum Beispiel, daß verschiedene Teile von (1) einer Seite einer Bahn, (2) entgegengesetzte Seiten einer Bahn oder (3) Seiten von zwei verschiedenen Bahnen einander zugewandt sein können. Bevorzugt wird die einzelne Bahn 100 in eine Vielschichtstruktur verformt.
  • 2 zeigt eine Ausführungsform dieser Erfindung, in der die Bahn 100 gefaltet ist, um die gefaltete Struktur 110 herzustellen. Wie am besten in 3, die eine Quer schnittansicht der Struktur 110 ist, gezeigt, sind die Teile 102 und 104 (die beide Teile einer ersten Seite der Bahn 100 sind) ebenso wie 116 und 118 (die beide Teile einer zweiten Seite der Bahn 100 sind) einander zugewandt. In dieser Ausführungsform liegen beide Teile in jedem Paar einander zugewandter Teile auf der gleichen Seite der Bahn 100, wobei abwechselnde Paare auf verschiedenen Seiten der Bahn 100 liegen.
  • Es gibt verschiedene andere Arten, wie die Bahn 100 verwendet werden kann, um ein schalldämpfendes Material gemäß dieser Erfindung herzustellen. Eine erste Art umfaßt das wiederholte Falten der Bahn 100, um eine in 4 gezeigte abgeflachte Rollenstruktur 120 herzustellen. 5 zeigt eine Querschnittansicht der Struktur 120, die insbesondere die einander zugewandten Teile 122 und 124 (die beide Teile einer Seite der Bahn 100 sind) ebenso wie die einander ebenfalls zugewandten Teile 126 und 128 (von denen jeder ein Teil einer anderen Seite der Bahn 100 ist) umfaßt. Abgesehen von der inneren Falte, wo Teile 122, 124 der gleichen Seite der Bahn 100 einander zugewandt sind, umfaßt in dieser Ausführungsform größtenteils jedes Paar einander zugewandter Teile einen Teil von jeder Seite der Bahn 100. Luft 109 oder ein anderes hochkomprimierbares Material ist zwischen den einander zugewandten Teilen angeordnet.
  • Eine zweite Art, in der die Bahn 100 verformt werden kann, umfaßt das einfache Rollen in eine Rolle 130, die in 6 gezeigt ist. 7 zeigt eine Querschnittansicht der Rolle 130, die insbesondere die Teile 132 und 134 (von denen jeder ein Teil einer anderen Seite der Bahn 100 ist) enthält, die einander ebenfalls zugewandt sind. In dieser Ausführungsform umfaßt, abgesehen von der innersten Mitte der Rolle, jedes Paar zugewandter Teile einen Teil jeder Seite der Bahn 100. Wiederum füllt Luft 129 oder jedes beliebige andere komprimierbare Material (z. B. Gas) im wesentlichen den Raum zwischen einander zugewandten Teilen.
  • Eine dritte Art, in der die Bahn 100 verformt werden kann, umfaßt sowohl Falten als auch Rollen, um die hybride Struktur 140, wie in 8 gezeigt, zu erzeugen. Die Struktur 140 umfaßt benachbarte Schichten, die einander zugewandt sind (siehe z. B. 9, Teile 142 und 144), die im wesentlichen durch Schichten aus einem komprimierbaren Material getrennt sind (wenngleich einander zugewandte Teile in physischem Kontakt sein können). In dieser Ausführungsform gibt es eine Mischung aus (1) Paaren einander zugewandter Teile, in denen jeder Teil auf der gleichen Seite der Bahn 100 liegt, und aus (2) Paaren einander zugewandter Teile, in denen ein zugewandter Teil auf jeder Seite der Bahn 100 liegt. Schalldämpfendes Material gemäß jeder der in 111 gezeigten Ausführungsformen kann auch verformt werden, indem eine oder mehrere Bahnen in eine verdrillte Struktur 150, wie in 10 und 11 gezeigt, verdrillt werden.
  • Es wird deutlich, daß viele Bahnen in jeder beliebigen Anzahl von Arten verwendet werden können, um Vielschichtstrukturen zu bilden. Zum Beispiel wird deutlich, daß, obwohl die Struktur 130 durch Rollen einer einzigen Bahn gebildet wird, falls gewünscht, zwei oder mehr Bahnen zusammen gerollt werden können. Auch sind die Fächer aus Luft (oder jedem anderen komprimierbaren Material), wie weiter oben beschrieben, ungeachtet des zum Bilden der Vielschichtstruktur verwendeten Verfahrens, im wesentlichen zwischen den Schichten eingeschlossen. Es sollte jedoch bemerkt werden, daß zumindest ein Teil der Fächer in einer Fluidverbindung untereinander steht, so daß die Luft dazwischen wandern kann. Außerdem können die Fächer über eine oder mehrere Öffnungen in dem Gehäuse in einer Fluidverbindung mit der Atmosphäre stehen.
  • Ohne Festlegung auf eine bestimmte Theorie wird angenommen, daß die ungewöhnlich hohe Schallundurchlässigkeit dieser Vielschichtstrukturen sich aus einer Kombination der hohen Kompressibilität der Luftfächer und des hochelastischen Wesens der einzelnen Schichten ergibt. Folglich glaubt man, daß der Luftdruck zwischen den Schichten während des Betriebs des schalldämpfenden Materials nicht wesentlich vom Atmosphärendruck abweichen sollte. Wenn der Luftdruck zwischen benachbarten Schichten (d. h. in den Fächern) wesentlich vom Atmosphärendruck abweicht, kann diese Differenz die Schallkopplung zwischen benachbarten Schichten erhöhen, wodurch sich die Wirksamkeit der Schalldämpfung des Materials verringern kann. Auch wird die Schallundurchlässigkeit des Materials verbessert, wenn eine große Anzahl von Schichten, von denen jede aus der gleichen oder verschiedenen Bahnen gebildet sein kann, verwendet wird und wenn diese Schichten im wesentlichen senkrecht zu den blockierten Schallwellen ausgerichtet sind.
  • Das schalldämpfende Material dieser Erfindung kann verwendet werden, um ein Lautsprechersystem mit, insbesondere bei niedrigen Frequenzen, außergewöhnlich flacher Frequenzantwort herzustellen. Ein gemäß dieser Erfindung aufgebautes Lautsprechersystem zeigt auch eine hervorragende dynamische Signalantwort, einschließlich einer 20%igen Verbesserung der Einschwingzeit und einer 30%igen Verbesserung der Abklingzeit, gegenüber ähnlichen Systemen, die herkömmliches schalldämpfendes Material verwenden.
  • Ein Lautsprechersystem gemäß dieser Erfindung umfaßt ein Systemgehäuse, einen an das Gehäuse montierten Lautsprecher und gemäß dieser Erfindung hergestelltes schalldämpfendes Material in dem Gehäuse. Das in diesem System verwendete schalldämpfende Material ist das gleiche wie weiter oben beschrieben. Nach Wunsch können zu dem Lautsprechersystem zusätzliche akustische Komponenten, wie etwa Gehäuseöffnungen, um eine Fluidverbindung zwischen dem schalldämpfenden Material und der Atmosphäre bereitzustellen, und zusätzliche Lautsprecher hinzugefügt werden.
  • 12 zeigt eine Querschnittansicht des Lautsprechersystems 200, das gemäß den Prinzipien dieser Erfindung aufgebaut ist. Das Lautsprechersystem 200 umfaßt bevorzugt das kugelförmige Gehäuse 210, den Lautsprecher 220 und schalldämpfendes Material 230. Das schalldämpfende Material 230 umfaßt eine Art schalldämpfender Struktur 232, wenngleich, wie weiter unten beschrieben, jede Anzahl schalldämpfender Strukturen verwendet werden kann. Schalldämpfen des Material 230 kann aus einer oder mehreren elastischen Bahnen gebildet werden. Diese Bahnen können dann in mindestens eine Vielschichtstruktur, wie etwa die in 211 gezeigten verlängerten Strukturen, verformt werden.
  • Schalldämpfendes Material 230, das sich in dem Gehäuse 210 und hinter dem Lautsprecher 220 befindet, kann auf jede beliebige Weise in dem Gehäuse 210 plaziert werden. Zum Beispiel kann das Material 230 einfach ohne eine besondere Anordnung (nicht gezeigt) oder in jeder gewünschten Anordnung in das Gehäuse 210 gefüllt werden. In einer besonders bevorzugten Anordnung kann Material 230, wie in 1214 gezeigt, in einer spiralförmigen Weise gewickelt werden. Wie am besten in 12 gezeigt, kann schalldämpfendes Material 230 in eine kugelförmige Struktur mit dem Hohlraum 236 verformt werden, der eine Oberfläche 237 hat, die im wesentlichen der Rückseite 221 des Lautsprechers 220 entspricht oder an sie angepaßt ist, um sie aufzunehmen. Wenn die Rückseite 221 eine konische Form hat, kann das Material 230 somit angepaßt (z. B. ringförmig gewickelt) werden, um diese Rückseite aufzunehmen. Auch kann das Gehäuse 210 andere Formen haben. Wenn das Gehäuse 210 zum Beispiel würfelförmig wäre, würde das schalldämpfende Material 230 bevorzugt so verformt, daß es eine im wesentlichen würfelförmige Form hat, aber der Hohlraum wäre immer noch geeignet, die konische Rückseite 221 des Lautsprechers 220 aufzunehmen.
  • Die Tabellen I und II vergleichen die Frequenzantworten von zwei Arten von Lautsprechersystemen. Die erste Systemart war strukturell im wesentlichen identisch zum System 200, verwendete aber herkömmliches schalldämpfendes Material (d. h. Glaswolle). Die zweite Systemart war das System 200, das ein schalldämpfendes Material gemäß dieser Erfindung (d. h. Polyolefin-Folie) verwendete. Die Lautsprechersysteme umfaßten ein kugelförmiges Gehäuse mit 12'' (30,48 cm) Durchmesser und einen Tieftonlautsprecher mit 6'' (15,24 cm) Durchmesser (effektives Gehäusevolumen war etwa 0,47 Fuß3 (ca. 0,0133 m3)). Tabelle I listet experimentelle Ergebnisse auf, die unter Verwendung eines geschlossenen Ge häuses erzielt wurden, und Tabelle II listet experimentelle Ergebnisse auf, die unter Verwendung eines mit Öffnungen versehenen Gehäuses erzielt wurden.
  • Tabelle I
    Figure 00140001
  • Tabelle II
    Figure 00150001
  • Die Tabellen I und II zeigen, daß die Frequenzantworten sowohl des geschlossenen Lautsprechersystems als auch des mit Öffnungen versehenen, insbesondere am niedrigen Ende des Frequenzbereichs (d. h. zwischen etwa 20 Hz und etwa 50 Hz), drastisch verbessert werden. Und im Fall des geschlossenen Systems ist die verbesserte Frequenzantwort sogar bei höheren Frequenzen (d. h. bis zu etwa 90 Hz) offensichtlich. Während die Resonanzfrequenzen beider akustischen Systeme identisch (d. h. etwa 57 Hz) waren, waren außerdem die Q-Werte dieser Resonanzen in den mit Polyethylenfolie (gemäß dieser Erfindung) gefüllten Systemen wesentlich verringert.
  • Andere Verbesserungen, welche die zumindest teilweise mit Polyethylenfolie gefüllten Lautsprechersysteme zeigten, sind nicht so einfach quantifizierbar. Diese Verbesserungen umfassen bessere Schalldurchlässigkeit, Klarheit und räumlichen Klang. Es wurde auch bemerkt, daß das schalldämpfende Material dieser Erfindung, insbesondere bei nied rigen elektrischen Leistungspegeln, den Wirkungsgrad der Umwandlung von elektrischer in Schallenergie verbessert.
  • 15 zeigt eine Querschnittansicht eines anderen Lautsprechersystems 300, das ebenfalls gemäß dieser Erfindung aufgebaut werden kann. Wie das Lautsprechersystem 200, umfaßt das System 300 auch ein Gehäuse 310, einen Lautsprecher 320 und schalldämpfendes Material 330. Im Gegensatz zu dem schalldämpfenden Material 220, das in dem (in 12 gezeigten) System 200 verwendet wird, umfaßt das schalldämpfende Material 330, das in den (in 15 gezeigten) System 300 verwendet wird, zwei Arten von schalldämpfenden Strukturen.
  • Die erste Art schalldämpfender Struktur ist die gewickelte verformte (d. h. ringförmige) schalldämpfende Struktur 332, die benachbart zu und hinter dem Lautsprecher 320 plaziert ist. Die gewickelte Struktur 332 ist vielschichtig und kann zum Beispiel aus einem oder mehreren der in 211 gezeigten und weiter oben beschriebenen schalldämpfenden Materialien gefertigt werden. Die Struktur 332, wie in 15 gezeigt, ist aus einer länglichen Rollenstruktur – ähnlich der in 6 und 7 gezeigten – gefertigt. Die zweite Art der schalldämpfenden Struktur, die gefaltete Struktur 334, füllt bevorzugt den Rest des Gehäuses 310. Die Struktur 334 wird ebenfalls in Schichten verformt, aber die Schichten der Struktur 334 werden, ähnlich der Struktur 110, bevorzugt durch Falten in der elastischen Bahn gebildet. In beiden vielschichtigen Strukturen 332 und 334 füllt ein komprimierbares Material, wie etwa Luft, den Raum zwischen den Schichten. Die von der inneren Oberfläche 311 des Gehäuses (z. B. am Punkt 312) entfernte Schichtdichte ist bevorzugt höher als die zur inneren Oberfläche 311 benachbarte Schichtdichte (z. B. am Punkt 313).
  • Obwohl das Lautsprechersystem 300 nur zwei schalldämpfende Strukturen 332 und 334 zeigt, wird deutlich, daß gemäß dieser Erfindung jede beliebige Anzahl von Strukturen verwendet werden kann. Ungeachtet der Anzahl von verwendeten Strukturen sind die Teile der Bahn(en) auch bevorzugt im größt möglichen Maß im wesentlichen parallel zu oder folgen den Umrissen der inneren Oberfläche 311 des Gehäuses und/oder der Rückseite des Lautsprechers 320. Es sollte auch klar sein, daß die in 1215 gezeigten speziellen Anordnungen der schalldämpfenden Materialien nach Wunsch verändert werden können.
  • Die innere Oberfläche 311 des Gehäuses kann jede Form, einschließlich einer im wesentlichen ellipsenförmigen, im wesentlichen kugelförmigen, im wesentlichen zylinderförmigen, im wesentlichen vieleckigen Form und jede Kombination davon haben, ist aber bevorzugt im wesentlichen kugelförmig.
  • Neben seinem Einsatz in Lautsprechersystemen kann das schalldämpfende Material gemäß dieser Erfindung verwendet werden, um andere Arten von schalldämpfenden Strukturen, wie etwa schalldämpfende Platten, herzustellen. Schalldämpfende Platten können nützlich sein, um Geräusche in im wesentlichen geschlossenen Räumen, wie etwa in Aufnahmeräumen und in Bereichen, die unerwünschten Störgeräuschen ausgesetzt sind, zu absorbieren. Eine schalldämpfende Platte 400 ist in 16 und 17 gezeigt und ist gemäß den Prinzipien dieser Erfindung aufgebaut. Die Platte 400 umfaßt einen Rahmen 410 und schalldämpfendes Material 420, das bevorzugt mit jedem geeigneten Mittel, wie etwa Klammern oder Klebstoff, am Rahmen 410 befestigt ist. Das Material 420 ist das gleiche schalldämpfende Material, das weiter oben unter Bezug auf 111 beschrieben wurde. Daher enthält das schalldämpfende Material 420 mindestens eine elastische Bahn und ist vielschichtig angeordnet. In einer anderen Ausführungsform kann ein Rahmen zur Herstellung der schalldämpfenden Platte verwendet werden, der nicht eben ist. In diesem Fall kann die Oberfläche der Platte vergrößert werden.
  • Auf diese Weise wird deutlich, daß ein schalldämpfendes Material für allgemeine Zwecke zur Verfügung gestellt wird. Neben der Verwendung in Lautsprechersystemen und schalldämpfenden Platten kann das schalldämpfende Material überall verwendet werden, wo eine schalldämpfende Wirkung gewünscht wird. Fachleute werden erkennen, daß diese Erfindung mit anderen als den beschriebenen Ausführungsformen genutzt werden kann, welche zum Zwecke der Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung beschrieben werden, und diese Erfindung ist nur durch die folgenden Patentansprüche beschränkt.

Claims (45)

  1. Schalldämpfendes Material, das mindestens eine elastische Bahn (100) aufweist, die aus einer Polyolefin-Folie besteht, wobei jede dieser mindestens einen Bahn eine erste Seite und eine zweite Seite hat, wobei mindestens ein erster Teil (102, 104; 122, 124; 132; 142) der ersten oder zweiten Seite und ein zweiter Teil (116, 118; 126, 128; 134; 144) der ersten oder zweiten Seite einander zugewandt sind, um eine Vielschichtstruktur (110; 120; 130; 140; 150; 332; 334) zu bilden, wobei die ersten und zweiten Teile teilweise durch ein komprimierbares Material (109, 129) getrennt sind, wodurch im wesentlichen Fächer aus dem komprimierbaren Material zwischen den genannten ersten und zweiten Teilen eingeschlossen werden und wobei mindestens einige dieser Fächer untereinander in einer Fluidverbindung stehen.
  2. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei die Bahn eine Dicke von weniger als etwa 5 Mil (etwa 0,13 mm) hat.
  3. Lautsprechersystem nach Anspruch 2, wobei die Bahn eine Dicke von weniger als etwa 1,5 Mil (etwa 0,038 mm) hat.
  4. Schalldämpfendes Material nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Bahn ein Laminat ist.
  5. Schalldämpfendes Material nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Bahn im wesentlichen nicht durchlässig für Luft bei etwa Atmosphärendruck ist.
  6. Schalldämpfendes Material nach Anspruch 1, wobei das Polyolefin Polyethylen aufweist.
  7. Schalldämpfendes Material nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Bahn verdrillt ist.
  8. Schalldämpfendes Material nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Bahn gefaltet ist.
  9. Schalldämpfendes Material nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Bahn gerollt ist.
  10. Schalldämpfendes Material nach Anspruch 1, wobei die Vielschichtstruktur einen Hohlraum (236) hat.
  11. Schalldämpfendes Material nach Anspruch 10, wobei der Hohlraum eine Oberfläche (237) hat, die im wesentlichen der Rückseite (221) eines Lautsprechers (220; 320) entspricht.
  12. Schalldämpfendes Material nach Anspruch 11, wobei die Hohlraumoberfläche einen im wesentlichen konischen Teil hat.
  13. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei das komprimierbare Material ein Gas ist.
  14. Lautsprechersystem, das aufweist: ein Systemgehäuse (210; 310); einen an das Gehäuse montierten Lautsprecher (220; 320); und schalldämpfendes Material (220; 330) in dem Gehäuse, wobei dieses Material mindestens eine elastische Bahn (100) aufweist, die aus einer Polyolefin-Folie besteht, wobei jede dieser mindestens einen Bahn eine erste Seite und eine zweite Seite hat, wobei mindestens ein erster Teil (102, 104; 122, 124; 132; 142) der ersten oder zweiten Seite und ein zweiter Teil (116, 118; 126, 128; 134; 144) der ersten oder zweiten Seite einander zugewandt sind, um eine Vielschichtstruktur (110; 120; 130; 140; 150; 332; 334) zu bilden, wobei die ersten und zweiten Teile teilweise durch ein komprimierbares Material (109, 129) getrennt sind, wodurch im wesentlichen Fächer aus dem komprimierbaren Material zwischen den genannten ersten und zweiten Teilen eingeschlossen werden und wobei mindestens einige dieser Fächer untereinander in einer Fluidverbindung stehen.
  15. Lautsprechersystem nach Anspruch 14, wobei die Bahn eine Dicke von weniger als etwa 5 Mil (etwa 0,13 mm) hat.
  16. Lautsprechersystem nach Anspruch 14, wobei die Bahn eine Dicke von weniger als etwa 1,5 Mil (etwa 0,038 mm) hat.
  17. Lautsprechersystem nach Anspruch 14, wobei die mindestens eine Bahn ein Laminat ist.
  18. Lautsprechersystem nach Anspruch 14, wobei die mindestens eine Bahn im wesentlichen nicht durchlässig für Luft bei etwa Atmosphärendruck ist.
  19. Lautsprechersystem nach Anspruch 14, wobei das Polyolefin Polyethylen aufweist.
  20. Lautsprechersystem nach Anspruch 14, wobei die mindestens eine Bahn verdrillt ist.
  21. Lautsprechersystem nach Anspruch 14, wobei die mindestens eine Bahn gefaltet ist.
  22. Lautsprechersystem nach Anspruch 14, wobei die mindestens eine Bahn gerollt ist.
  23. Lautsprechersystem nach Anspruch 14, wobei die Struktur einen Hohlraum (236) hat.
  24. Lautsprechersystem nach Anspruch 23, wobei der Hohlraum eine Oberfläche (237) hat, die im wesentlichen der Rückseite (221) des Lautsprechers entspricht.
  25. Lautsprechersystem nach Anspruch 24, wobei die Hohlraumoberfläche einen im wesentlichen konischen Teil hat.
  26. Lautsprechersystem nach Anspruch 14, wobei das komprimierbare Material ein Gas ist.
  27. Lautsprechersystem nach Anspruch 14, wobei das Gehäuse eine innere Oberfläche (311) hat und wobei zumindest ein Teil der mindestens einen Bahn im wesentlichen parallel zu mindestens einem Teil der inneren Oberfläche des Gehäuses ist.
  28. Lautsprechersystem nach Anspruch 27, wobei die innere Oberfläche des Gehäuses eine Form hat, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus im wesentlichen ellipsenförmigen, im wesentlichen kugelförmigen, im wesentlichen zylinderförmigen, im wesentlichen vieleckigen Formen und Kombinationen daraus besteht.
  29. Verfahren zur Herstellung eines schalldämpfenden Materials für die Verwendung bei der Herstellung eines Lautsprechersystems (200), wobei das Verfahren das Verformen von mindestens einer aus einer Polyolefin-Folie bestehenden elastischen Bahn (100) aufweist, wobei jede dieser mindestens einen Bahn eine erste Seite und eine zweite Seite hat, wobei mindestens ein erster Teil (102, 104; 122, 124; 132; 142) der ersten oder zweiten Seite und ein zweiter Teil (116, 118; 126, 128; 134; 144) der ersten oder zweiten Seite einander zugewandt sind, um eine Vielschichtstruktur (110; 120; 130; 140; 150; 332; 334) zu bilden, wobei die ersten und zweiten Teile teilweise durch ein komprimierbares Material (109, 129) getrennt sind, wodurch im wesentlichen Fächer aus dem komprimierbaren Material zwischen den genannten ersten und zweiten Teilen eingeschlossen werden und wobei mindestens einige dieser Fächer untereinander in einer Fluidverbindung stehen.
  30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Verformen die Verformung durch Verdrillen, Falten, Rollen und jede Kombination daraus aufweist.
  31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei das Lautsprechersystem ein Gehäuse (210; 310) aufweist, wobei dieses Gehäuse eine innere Oberfläche (311) hat und das dämpfende Material eine Schichtdichte hat, wobei die Schichtdichte in der Nähe der inneren Oberfläche geringer ist als die von der inneren Oberfläche entfernte Schichtdichte.
  32. Verfahren nach Anspruch 30, wobei das Verformen die Verformung der mindestens einen Bahn aufweist, so daß ein Hohlraum (236) darin ausgebildet wird, wobei dieser Hohlraum eine Oberfläche hat, die im wesentlichen der Rückseite (221) eines Lautsprechers (220; 320) entspricht.
  33. Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Verformen die Verformung von mindestens einer Bahn aufweist, die eine Dicke von weniger als etwa 5 Mil (etwa 0,13 mm) hat.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Verformen die Verformung von mindestens einer Bahn aufweist, die eine Dicke von weniger als etwa 1,5 Mil (etwa 0,038 mm) hat
  35. Verfahren nach Anspruch 34, wobei das Verformen die Verformung von mindestens einer Bahn aufweist, die im wesentlichen nicht durchlässig für Luft bei etwa Atmosphärendruck ist.
  36. Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Verformen die Verformung von mindestens einer Bahn aufweist, die ein Polymer aufweist.
  37. Schalldämpfende Platte, die aufweist: einen Rahmen (410) und an dem Rahmen befestigtes schalldämpfendes Material (420), wobei das Material mindestens eine elastische Bahn (100) aufweist, die aus einer Polyolefin-Folie besteht, wobei jede dieser mindestens einen Bahn eine erste Seite und eine zweite Seite hat, wobei mindestens ein erster Teil (102, 104; 122, 124; 132; 142) der ersten oder zweiten Seiten und ein zweiter Teil (116, 118; 126, 128; 134; 144) der ersten oder zweiten Seiten einander zugewandt sind, um eine Vielschichtstruktur (110; 120; 130; 140; 150; 332; 334) zu bilden, wobei die ersten und zweiten Teile teilweise durch ein komprimierbares Material (109, 129) getrennt sind, wodurch im wesentlichen Fächer aus dem komprimierbaren Material zwischen den genannten ersten und zweiten Teilen eingeschlossen werden und wobei mindestens einige dieser Fächer untereinander in einer Fluidverbindung stehen.
  38. Schalldämpfende Platte nach Anspruch 37, wobei die Bahn eine Dicke von weniger als etwa 5 Mil (etwa 0,13 mm) hat.
  39. Schalldämpfende Platte nach Anspruch 38, wobei die Bahn eine Dicke von weniger als etwa 1,5 Mil (etwa 0,038 mm) hat.
  40. Schalldämpfende Platte nach Anspruch 37, wobei die mindestens eine Bahn im wesentlichen nicht durchlässig für Luft bei etwa Atmosphärendruck ist.
  41. Schalldämpfende Platte nach Anspruch 37, wobei das Polyolefin Polyethylen aufweist.
  42. Schalldämpfendes Material nach Anspruch 1, wobei mindestens eines der Fächer in einer Fluidverbindung mit der Atmosphäre steht.
  43. Lautsprechersystem nach Anspruch 14, wobei mindestens eines der Fächer in einer Fluidverbindung mit der Atmosphäre steht.
  44. Verfahren nach Anspruch 29, wobei mindestens eines der Fächer in einer Fluidverbindung mit der Atmosphäre steht.
  45. Schalldämpfende Platte nach Anspruch 37, wobei mindestens eines der Fächer in einer Fluidverbindung mit der Atmosphäre steht.
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