EP1453347A1 - Lautsprechersystem - Google Patents

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EP1453347A1 EP03290457A EP03290457A EP1453347A1 EP 1453347 A1 EP1453347 A1 EP 1453347A1 EP 03290457 A EP03290457 A EP 03290457A EP 03290457 A EP03290457 A EP 03290457A EP 1453347 A1 EP1453347 A1 EP 1453347A1
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walls
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/28—Transducer mountings or enclosures modified by provision of mechanical or acoustic impedances, e.g. resonator, damping means
    • H04R1/2807—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements
    • H04R1/2815—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements of the bass reflex type
    • H04R1/2823—Vents, i.e. ports, e.g. shape thereof or tuning thereof with damping material
    • H04R1/2826—Vents, i.e. ports, e.g. shape thereof or tuning thereof with damping material for loudspeaker transducers

Definitions

  • the present invention relates to a speaker system with a housing, one in a first opening of the Speaker and a second opening, the one with a rear of the speaker over a hallway communicated.
  • speaker systems are as Reflex boxes known; they allow an increase in Sound radiation power compared to Speaker systems without such a gear by the in air in the corridor efficiently to vibrations with high Fast is stimulated.
  • Such a speaker system in which the passage between the back of the speaker and the second opening one Helical structure is known from JP 1 010 829 1A.
  • the Here, helix is used in a limited volume of Loudspeaker housing a corridor of great length accommodate.
  • the radiation behavior of the sound at the second opening aligned transversely to the helix axis not affected by the helix.
  • the object of the present invention is a Loudspeaker system with high efficiency and less Distortion especially in the lower frequency range create.
  • the task is accomplished through a speaker system with the Features of claim 1 solved.
  • the winding course of this Speaker system induces a whirling motion in the Air vibrating around the helix axis.
  • There the second housing opening in the extension of the axis is arranged, plants in the invention Loudspeaker system that is induced by the helical gear Whirling movement of air up to the second opening and beyond in the free space.
  • the spiral gear can be easily through a cylindrical Pipe piece and a plurality of in the pipe piece arranged, radially oriented walls can be formed. ever the number of these walls divides the coiled gangs in two or more channels.
  • the walls are part of one in the pipe section inserted screw body trained.
  • Such a spiral gear is easy to manufacture.
  • the walls in one piece with the pipe piece, e.g. as Extruded profile.
  • the rotation of the tips of the star between opposite longitudinal ends of the helix preferably between ⁇ / n and 3 ⁇ / n, particularly preferably approx. 2 ⁇ / n. This is the minimum rotation of the tips that is required to allow a straight passage of air due to the spiral gear parallel to the axis excluded.
  • the pitch of the coiled gear is preferably greater than its diameter, so the direction of vibration of the air in the spiral gear is predominantly axial and a good one Alignment of the sound radiation in the axial direction guaranteed.
  • the housing tapered body arranged.
  • This body can in particular be formed in one piece with the walls. It preferably has rotational symmetry with respect to the spiral axis.
  • the coiled gear is also at the level of tapered body tapered inside the housing.
  • the spiral passage can be tapered Body be arranged.
  • the rejuvenated body has also proven to be cheap to give an aerodynamically shaped tip, the Length preferably at least as large as its diameter should be.
  • FIGS. 1 and 2 show FIGS. 1 and 2 in section and in a perspective view a speaker box 1, on the front three openings are formed, one large opening 2, in which a bass speaker 3 is mounted is a small opening 4, in which a Tweeter 5 is located, and another small one Opening 6, in which a resonator arrangement 7 is attached.
  • the section of FIG. 1 runs along one in FIG. 2 I-I designated, kinked level that the Resonator arrangement 7 and the bass speaker 3 each cuts axially.
  • the resonator arrangement comprises in itself known a cylindrical, open at both ends Resonator tube 8. One end of the resonator tube 8 is at the Fixed front of the housing 1, the other end protrudes into its interior.
  • the four walls 10 form one here Cross section transverse to axis A in the form of a four-pointed Star or cross. Other numbers of walls or peaks of the star are easily possible.
  • resonator tube 8 and the screw body 9 formed in two parts, and the Screw body 9 is in the tube 8 through in the figure thin spokes, not shown, held.
  • resonator tube and screw body in one piece e.g. in Form of an extruded profile, form one Coiling of the inner walls 10 by a corresponding one oblique orientation of the slots forming the walls of one Extrusion die would be achieved.
  • one one-piece design of the resonator arrangement could also the existing in Fig.
  • connection of the walls with each other along axis A and the Cross section of the resonator arrangement 7 in the vicinity of the Axis A must be released because of air turbulence in this area close to the axis is small anyway and little contributes to the radiation behavior of the speaker system.
  • FIG. 3 shows an enlarged detail Resonator arrangement 7 according to a further development of the Invention.
  • the amount of Opening 6 of the housing a cone-like, inside the Housing 1 into tapered body 11.
  • To the outside is through a flat domed cap 15 completed.
  • the body 11 is in one piece with the Formed walls 10 and through this symmetrical to the axis A held. This body 11 forces the resonator tube 8 vibrating air near the opening 6 with orbits an enlarged compared to the inside of the tube 8 Diameter and thus with a with respect to the axis A increased angular momentum.
  • Fig. 4 shows a perspective view of the Screw body 9 from the back, the drawn network lines only serve the three-dimensional structure of the screw body 9 or to make tapered body 11 clearer.
  • a tapered body 11 'and a cap 12' each symmetrical to the corresponding in height of the opening 6 of the Housing arranged elements 11, 12 are provided.
  • the resonator tube 8 also has one at its inner end to the outer end attached to the housing wall symmetrical funnel-like expansion 16.
  • the dimensions of the resonator tube 8 can according to the the calculation of bass reflex boxes known rules be determined.
  • the maximum diameter D1 of the tapered body 11 is approximately twice as large as that Diameter D2 of the resonator tube 8.
  • the length of the cap 12 along axis A is slightly larger than that Diameter D1, and the sound exit cross-sectional area between the outer edges 13, 14 of the tapered body 11 or the resonator tube 8 are larger than the free one Cross section of the resonator tube 8 at the diameter D2.
  • the screw body has 9 each with a right-handed sense of rotation.
  • the direction of rotation for a single speaker acoustic properties not critical, so both right-handed and left-handed Screw body can be used.

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Abstract

In einer ersten Öffnung (2, 4) eines Lautsprechergehäuses (1) ist ein Lautsprecher (3, 5) eingefügt. Eine zweite Öffnung (6) des Gehäuses (1) kommuniziert mit einer Rückseite des Lautsprechers (3, 5) über einen entlang einer Achse (A) gewendelten Gang und ist in Verlängerung der Achse (A) angeordnet. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lautsprechersystem mit einem Gehäuse, einem in einer ersten Öffnung des Gehäuses eingefügten Lautsprecher und einer zweiten Öffnung, die mit einer Rückseite des Lautsprechers über einen Gang kommuniziert. Derartige Lautsprechersysteme sind als Reflexboxen bekannt; sie ermöglichen eine Erhöhung der Schallabstrahlungsleistung im Vergleich zu Lautsprechersystemen ohne einen solchen Gang, indem die in dem Gang stehende Luft effizient zu Schwingungen mit hoher Schnelle angeregt wird.
Ein derartiges Lautsprechersystem, bei der der Gang zwischen der Lautsprecherrückseite und der zweiten Öffnung eine Wendelstruktur hat, ist aus JP 1 010 829 1A bekannt. Die Wendel dient hier dazu, in einem begrenzten Volumen des Lautsprechergehäuses einen Gang von großer Länge unterzubringen. Das Abstrahlungsverhalten des Schalls an der quer zur Wendelachse ausgerichteten zweiten Öffnung ist durch die Wendel nicht beeinflusst.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Lautsprechersystem mit hohem Wirkungsgrad und geringer Verzerrung insbesondere im unteren Frequenzbereich zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch ein Lautsprechersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der gewendelte Gang dieses Lautsprechersystems induziert eine Wirbelbewegung der in dem Gang zu Schwingungen angeregten Luft um die Wendelachse. Da die zweite Gehäuseöffnung in Verlängerung der Achse angeordnet ist, pflanzt sich bei dem erfindungsgemäßen Lautsprechersystem die von dem gewendelten Gang induzierte Wirbelbewegung der Luft bis zu der zweiten Öffnung und darüber hinaus in den freien Raum fort.
Der gewendelte Gang kann in einfacher Weise durch ein zylindrisches Rohrstück und eine Mehrzahl von in dem Rohrstück angeordneten, radial orientierten Wänden gebildet sein. Je nach Zahl dieser Wände ergibt sich eine Unterteilung des gewendelten Gangs in zwei oder mehrere Kanäle.
Vorzugsweise sind die Wände als Teil eines in das Rohrstück eingefügten Schraubenkörpers ausgebildet. Ein solcher gewendelter Gang ist einfach zu fertigen. Denkbar wäre auch, die Wände einteilig mit dem Rohrstück, z.B. als Strangpressprofil, auszubilden.
Vorzugsweise bilden die Wände gemeinsam einen Querschnitt in Form eines Sterns mit n = 3, 4, ... Spitzen oder einer geraden Linie, d.h. eines "degenerierten" Sterns mit n = 2 Spitzen.
Die Drehung der Spitzen des Sterns zwischen entgegengesetzten Längsenden der Wendel beträgt vorzugsweise zwischen π/n und 3π/n, besonders bevorzugt ca. 2 π/n. Dies ist die Mindestdrehung der Spitzen, die erforderlich ist, um einen geradlinigen Durchgang von Luft durch den gewendelten Gang parallel zur Achse auszuschließen.
Die Steigung des gewendelten Gangs ist vorzugsweise größer als sein Durchmesser, so dass die Schwingrichtung der Luft in dem gewendelten Gang überwiegend axial ist und eine gute Ausrichtung der Schallabstrahlung in axialer Richtung gewährleistet.
Zur Bekämpfung von Turbulenz am Ausgang des gewendelten Ganges in Höhe der zweiten Öffnung des Gehäuses ist dort vorzugsweise ein in das Innere des Gehäuses hinein verjüngter Körper angeordnet. Dieser Körper kann insbesondere einteilig mit den Wänden ausgebildet sein. Vorzugsweise hat er eine Rotationssymmetrie in Bezug auf die Wendelachse.
Vorzugsweise ist auch der gewendelte Gang in Höhe des verjüngten Körpers ins Innere des Gehäuses hinein verjüngt.
Auch an einer in einen Innenraum des Gehäuses mündenden Öffnung des gewendelten Gangs kann ein solcher verjüngter Körper angeordnet sein.
Als günstig hat sich auch erwiesen, dem verjüngten Körper eine aerodynamisch geformte Spitze zu geben, wobei deren Länge vorzugsweise wenigstens so groß wie ihr Durchmesser sein sollte.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1
einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Lautsprecherbox entlang der in Fig. 2 mit I-I bezeichneten Ebene;
Fig. 2
eine perspektivische Ansicht der Lautsprecherbox;
Fig. 3
einen Schnitt durch den gewendelten Gang gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 4
eine perspektivische Ansicht des Schraubenkörpers aus Fig. 3;
Fig. 5
einen Schnitt durch den gewendelten Gang gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung; und
Fig. 6
einen Schnitt durch den gewendelten Gang gemäß einer vierten Ausgestaltung der Erfindung.
Als erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lautsprechersystem zeigen die Fig. 1 und 2 im Schnitt bzw. in einer perspektivischen Ansicht eine Lautsprecherbox 1, an deren Vorderseite drei Öffnungen gebildet sind, eine große Öffnung 2, in der ein Basslautsprecher 3 montiert ist, eine kleine Öffnung 4, in der sich ein Hochtonlautsprecher 5 befindet, und eine weitere kleine Öffnung 6, in der eine Resonatoranordnung 7 angebracht ist.
Der Schnitt der Fig. 1 verläuft entlang einer in Fig. 2 mit I-I bezeichneten, geknickten Ebene, die die Resonatoranordnung 7 und den Basslautsprecher 3 jeweils axial schneidet. Die Resonatoranordnung umfasst in an sich bekannter Weise ein zylindrisches, an beiden Enden offenes Resonatorrohr 8. Ein Ende des Resonatorrohrs 8 ist an der Vorderseite des Gehäuses 1 befestigt, das andere Ende ragt in dessen Innenraum hinein. Die Besonderheit der Resonatoranordnung 7 ist ein Schraubenkörper 9, bei diesem Ausführungsbeispiel mit n = 4 Wänden 10, die einander entlang einer Längsachse A des Resonatorrohrs 8 berühren und deren Außenränder jeweils einen schraubenlinienförmigen Verlauf aufweisen. Die vier Wände 10 bilden hier einen Querschnitt quer zur Achse A in Form eines vierzackigen Sterns oder Kreuzes. Andere Zahlen von Wänden bzw. Zacken des Sterns sind ohne Weiteres möglich.
Die vier Wände 10 des Schraubenkörpers 9 beschreiben jeweils über dessen Länge hinweg eine Vierteldrehung, so dass ein geradliniger Weg parallel zur Achse A entlang des Schraubenkörpers 9 nicht existiert und in dem von Resonatorrohr 8 und Schraubenkörper 9 gebildeten gewendelten Gang oszillierende Luft sich nicht nur entlang der Achse A bewegt, sondern darüber hinaus auch zu einer Wirbelbewegung um die Achse A herum gezwungen wird.
Bei der Ausgestaltung der Fig. 1 sind das Resonatorrohr 8 und der Schraubenkörper 9 zweiteilig ausgebildet, und der Schraubenkörper 9 ist in dem Rohr 8 durch in der Figur nicht dargestellte, dünne Speichen gehalten. Denkbar wäre auch, Resonatorrohr und Schraubenkörper einteilig, z.B. in Form eines Strangpressprofils, auszubilden, wobei eine Wendelung der inneren Wände 10 durch eine entsprechende schräge Orientierung der die Wände formenden Schlitze einer Strangpressdüse zu erzielen wäre. Bei einer solchen einteiligen Ausbildung der Resonatoranordnung könnte auch die in Fig. 1 und 2 vorhandene Verbindung der Wände untereinander entlang der Achse A entfallen und der Querschnitt der Resonatoranordnung 7 in der Umgebung der Achse A freigelassen werden, da eine Verwirbelung der Luft in diesem achsnahen Bereich ohnehin gering ist und wenig zum Abstrahlverhalten des Lautsprechersystems beiträgt.
Fig. 3 zeigt in einer Detailvergrößerung eine Resonatoranordnung 7 gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung. Bei dieser Ausgestaltung greift in Höhe der Öffnung 6 des Gehäuses ein kegelähnlicher, ins Innere des Gehäuses 1 hinein sich verjüngender Körper 11 ein. Nach außen hin ist der Körper durch eine flach gewölbte Kappe 15 abgeschlossen. Der Körper 11 ist hier einteilig mit den Wänden 10 ausgebildet und durch diese symmetrisch zur Achse A gehalten. Dieser Körper 11 zwingt den im Resonatorrohr 8 schwingende Luft in der Nähe der Öffnung 6 auf Bahnen mit einem im Vergleich zum Innern des Rohrs 8 vergrößerten Durchmesser und damit mit einem bezüglich der Achse A vergrößerten Drehimpuls.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Schraubenkörpers 9 von der Rückseite her, wobei die eingezeichneten Netzlinien lediglich dazu dienen, die dreidimensionale Struktur des Schraubenkörpers 9 bzw. des verjüngten Körpers 11 deutlicher zu machen.
Während der verjüngte Körper 11 aus Fig. 3 zur Außenseite des Gehäuses hin praktisch flach oder allenfalls mit einer geringen Wölbung abschließt, ist bei der Ausgestaltung der Fig. 5 der verjüngte Körper 11 nach außen hin durch eine aerodynamisch geformte, um die Achse A rotationssymmetrische Kappe 12 verlängert. Die Kappe 12 begünstigt eine turbulenzfreie und damit effektive Ausbreitung der Schallschwingungen aus dem Resonatorrohr 8 hinaus entlang der Achse A und ermöglicht so einen besonders hohen Wirkungsgrad des Lautsprechersystems bei Abstrahlung entlang der Achse A.
Eine weitere Verbesserung des Turbulenzverhaltens wird mit der in Fig. 6 gezeigten Ausgestaltung erzielt, bei der ein verjüngter Körper 11' und eine Kappe 12' jeweils symmetrisch zu den entsprechend in Höhe der Öffnung 6 des Gehäuses angeordneten Elementen 11, 12 vorgesehen sind. Auch das Resonatorrohr 8 weist an seinem inneren Ende eine zum an der Gehäusewand befestigten äußeren Ende symmetrische trichterartige Aufweitung 16 auf.
Die Abmessungen des Resonatorrohrs 8 können nach den für die Berechnung von Bassreflexboxen bekannten Regeln ermittelt werden. Der maximale Durchmesser D1 des verjüngten Körpers 11 ist ca. zweimal so groß wie der Durchmesser D2 des Resonatorrohrs 8. Die Länge der Kappe 12 entlang der Achse A ist geringfügig größer als der Durchmesser D1, und die Schallaustritts-Querschnittsfläche zwischen den äußeren Rändern 13, 14 des verjüngten Körpers 11 bzw. des Resonatorrohrs 8 sind größer als der freie Querschnitt des Resonatorrohrs 8 beim Durchmesser D2.
Bei den hier gezeigten Beispielen hat der Schraubenkörper 9 jeweils einen rechtshändigen Drehsinn. Selbstverständlich ist bei einem einzelnen Lautsprecher der Drehsinn für die akustischen Eigenschaften nicht entscheidend, so dass sowohl ein rechtshändiger als auch ein linkshändiger Schraubenkörper verwendet werden kann. Bei einem Lautsprecherpaar für Stereobetrieb kann es zweckmäßig sein, jeweils an einem Lautsprecher einen rechtshändigen Schraubenkörper und am anderen einen linkshändigen Schraubenkörper zu verwenden.

Claims (12)

  1. Lautsprechersystem mit einem Gehäuse (1), einem in einer ersten Öffnung (2, 4) des Gehäuses eingefügten Lautsprecher (3, 5), und einer zweiten Öffnung (6), die mit einer Rückseite des Lautsprechers (3, 5) über einen entlang einer Achse (A) gewendelten Gang kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Öffnung (6) in Verlängerung der Achse (A) angeordnet ist.
  2. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gewendelte Gang durch ein zylindrisches Rohrstück (8) und eine Mehrzahl von in dem Rohrstück angeordneten, radial orientierten Wänden (10) gebildet ist.
  3. Lautsprechersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (10) Teil eines in das Rohrstück (8) eingefügten Schraubenkörpers (9) sind.
  4. Lautsprechersystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (10) gemeinsam einen Querschnitt in Form einer geraden Linie oder eines Sterns mit n Spitzen, vorzugsweise vier Spitzen, bilden.
  5. Lautsprechersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung der Spitzen des Sterns zwischen entgegengesetzten Längsenden der Wände (10) zwischen π/n und 3π/n beträgt.
  6. Lautsprechersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung des gewendelten Gangs größer als sein Durchmesser ist.
  7. Lautsprechersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Öffnung (6) ein ins Innere des Gehäuses hinein verjüngter Körper (11) angeordnet ist.
  8. Lautsprechersystem nach Anspruch 7 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verjüngte Körper (11) einteilig mit den Wänden (10) ausgebildet ist.
  9. Lautsprechersystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Höhe des verjüngten Körpers (11) der gewendelte Gang ins Innere des Gehäuses (1) hinein verjüngt ist.
  10. Lautsprechersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gewendelte Gang eine in einen Innenraum des Gehäuses (1) mündende Öffnung aufweist, und dass in der Öffnung ein zu dem Gang hin verjüngter Körper (11') angeordnet ist.
  11. Lautsprechersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der verjüngte Körper (11, 11') eine aerodynamisch geformte Spitze (12, 12') trägt.
  12. Lautsprechersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Spitze (12, 12') wenigstens so groß ist wie ihr Durchmesser.
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