FI112909B - Refleksikaiutinrakenne ja menetelmä sen muodostamiseksi - Google Patents

Description

Π 2909

Refleksikaiutinrakenne ja menetelmä sen muodostamiseksi

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 mukainen refleksikaiutinrakenne.

5

Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä refleksikaiutinrakenteen muodostamiseksi.

Keksintöä käytetään erityisesti bassokaiutinten yhteydessä.

10

Kaiutinkotelolle asetettavista vaatimuksista matalilla käyttötaajuuksilla tärkeimmät liittyvät kykyyn kestää paine-eroja mahdollisimman vähäisin muodonmuutoksin (jäykkyyteen) ja vapauteen rakenteellisista resonansseista. Useimmiten kotelo tehdään suorista levyistä, joita tarvittaessa tuetaan ja jäykistetään kotelon sisältä. Kaarevat 15 pinnat ovat rakenteellisesti paljon jäykempiä kuin suorat, ja pallomaisia, sylinterimäisiä ja vastaavia muotoja on myös käytetty kaiutinkoteloiden rakenteiden osina.

Eräs kaiuttimen kotelointiperiaate matalien taajuuksien toistossa on bassorefleksikotelo. Siinä on kaiutinelementin aukon lisäksi toinenkin aukko, johon on usein liitetty putki. 20 Putkessa oleva ilma muodostaa akustisen induktanssin (massan), ja kotelon sisällä oleva ; f ; ilma puolestaan akustisen kapasitanssin (jousen), ja tämän yhdistelmän 1 v, resonanssitaajuus mitoitetaan toimimaan kaiutinelementin kanssa. Matalimmilla , taajuuksilla yhdistelmä on resonanssissa, jolloin resonanssipiirin kuormittaa ,kaiutinelementtiä. Elementin liikepoikkeama on tällöin pieni ja suurin osa säteilystä .'··. 25 tapahtuu refleksiaukon kautta. Pyrittäessä hyvin matalien taajuuksien toistoon, on yhdistelmän resonanssitaajuutta alennettava, ja se tapahtuu joko lisäämällä kotelon • v ‘: tilavuutta tai refleksikanavassa olevan ilmamäärän akustista massaa. Kotelon suuri koko on usein haitta, ja tästä johtuen sitä vältetään, josta syystä refleksikanavasta tulee V, ; väistämättä pitkä. Koska resonanssitaajuudella säteily siis tapahtuu refleksikanavan 30 kautta, vaikuttaa haluttu ääniteho putkessa olevan ilman virtausnopeuteen. Jos i virtausnopeus putkessa kasvaa liian suureksi, muuttuu virtaus turbulenttiseksi, mikä ' . aiheuttaa häiriöääniä ja kompressiota. Tästä syystä putken vähimmäispoikkipinta on riippuvainen myös halutusta äänitehosta. Suurempaa äänitehoa haluttaessa poikkipintaa kasvatetaan, mutta samalla putki pitenee. Pitkä putki ei mahdu suorana kotelon sisälle ja 112909 2 se on totuttu taivuttamaan erilaisiin kulmiin, mutta jyrkät mutkat aiheuttavat pienilläkin virtausnopeuksilla turbulenssia. Refleksikaiuttimen mitoitusta ja siihen liittyvien ongelmien sähköteknisiä ratkaisuja on kuvattu laajalti kirjallisuudessa ja mm. eurooppalaisessa patentissa EP 0 322 686.

5 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnetun tekniikan ongelmat ja aikaansaada aivan uudentyyppinen refleksikaiutinrakenne ja menetelmä sen valmistamiseksi.

Keksintö perustuu siihen, että ainakin kaiuttimen refleksiosa koostuu kaarevasta, 10 poikkileikkaukseltaan spiraalinmuotoisesta osasta sekä sen molemmille puolille sijoitetuista päätykappaleista. Refleksikanava on keksinnön mukaisesti muodostettu siten, että kaarevan osan ulkokuori on ainakin osa refleksikanavan yhdestä seinämästä ja spiraalimaisesti ”kääritty” jatko-osa ulkokuoresta muodostaa refleksikanavan toisen seinämän. Käytännössä kaiutinkotelon vaippa ja refleksikanava on siis tehty samasta 15 nauhamaisesta kappaleesta, joka on taivutettu spiraalin muotoon siten, että refleksikanava muodostuu spiraalin kierrosten väliin jäävästä raosta. Keksinnölle hyvin tyypillisessä tapauksessa refleksikanava muodostuu koko kaarevan osan levyiseksi kanavaksi, jota päätyosat sivuilta rajoittavat.

. . 20 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle refleksikaiuttimelle on tunnusomaista ' . se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

, > . Keksinnön mukaiselle menetelmälle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty ...,: patenttivaatimuksen 9 tunnusmerkkiosassa.

25

Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja.

« I t

Rakenteesta saadaan hyvin jäykkä, jolloin häiritseviltä resonansseilta , · ] ; käyttötaajuusalueella vältytään. Putken pituus tulee maksimoiduksi sen ollessa kotelon ,··*, 30 ulkokehällä, ja samalla pitkässäkään putkessa ei ole epäjatkuvuuskohtia. Niinpä t t kaiutinrakenne saadaan haluttaessa pieneksi, koska refleksikanava voidaan sijoittaa t t 1 optimaalisesti. Rakennetta optimoi lisäksi se, että refleksikanava on osana kaiutinyksikön kantavaa rakennetta. Turbulenssi minimoituu spiraalimaisen, pehmeästi muotoillun refleksikanavan ansiosta ja tämä puolestaan vähentää säröä ja kompressiota.

112909 3

Lisäksi useissa keksinnön mukaisissa variaatioissa voidaan saavuttaa valmistusteknisesti hyvin edullisia ratkaisuja, koska kaiutinrakenteessa on tyypillisesti kaiutinelementin lisäksi ainoastaan kolme merkittävää rakenneosaa, joitakin valmistustekniikoita käytettäessä vähemmänkin.

5

Keksintöä ryhdytään seuraavassa tarkastelemaan oheisten kuvioiden mukaisten suoritusesimerkkien avulla.

Kuvio 1 esittää etukuvantona yhtä keksinnön mukaista refleksikaiutinta.

10

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista kaiutinta oikealta sivulta tarkasteltuna.

Kuvio 3 esittää etukuvantona toista keksinnön mukaista refleksikaiutinta.

15 Kuvio 4 esittää kuvion 3 mukaista kaiutinta oikealta sivulta tarkasteltuna.

Kuvion 1 mukaisesti kaiutinelementti 3 on kiinnitetty etuseinään 2. Etuseinän 2 takana näkyy katkoviivoitettuna kaiuttimen kaareva osa 1, joka on muodostettu spiraalimaisena rakenteena. Spiraalimaisen rakenteen 1 sisälle muodostuu kaiutinkammio 7, josta \\ 20 kaiuttimen ulkopuolelle johtaa refleksikanava 4, joka puolestaan käsittää kaiutinkammiossa 7 sijaitsevan refleksikanavan tulopään 5 sekä ulos avautuvan j' *; refleksikanavan ulkopään 6. Sekä tulopään 5 että ulkopään 6 poikkileikkauspinnat ovat

» I

;' “. itse refleksikanavan 4 keskiosan poikkileikkauspinta-alaa suuremmat virtausteknisistä ;*· syistä. Kaiutinyksikkö on muodostettu mahdollisimman jäykäksi lukuun ottamatta :25 aktiivista kaiutinelementtiä 3, joka toimii yksikön akustisena moottorina. Kaiutinelementti 3 osaltaan toimii kaiutinkammiota 7 raj aavana osana.

’ Kuvion 2 mukaisesti kaiutinkammio 7 rajoittuu siis kaarevaan spiraalimaiseen osaan 1 ;'. > sekä tämän molemmilta puolilta sulkeviin etu- 2 ja takalevyihin 8 sekä ; ‘ " ; 30 kaiutinelementtiin 3. Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti refleksikanavan aukko 6 aukeaa siis oikealle, mutta keksinnön mukaisesti aukeamissuunta voi olla mikä tahansa. Kuviossa ,,; etulevyn 2 suunnasta tarkasteltuna refleksikanava 4 kiertää vastapäivään, mutta myös vastakkainen suunta (=myötäpäivään) on luonnollisesti mahdollinen.

4 .112909

Joitakin valmistustekniikoita ajatellen on edullista että etu- 2 ja takalevyt 8 ovat yhdensuuntaiset ja kohtisuorassa kaarevan spiraalimaisen osan 1 pituusakseliin nähden, mutta keksinnön puitteissa ei tämä luonnollisesti ole välttämätöntä. Kaiutinratkaisuissa pyritään usein huomiota herättävään ulkonäköön ja niinpä esimerkiksi kaareva osa 1 5 voidaan sulkea päätylevyillä, jotka ovat missä tahansa kulmassa toisiinsa nähden. Päätyosien 2 ja 8 ei myöskään tarvitse olla suoria kunhan kaiutinkammio 7 ja refleksikanava 4 muodostetaan tiiviiksi kokonaisuudeksi. Myös kaiuttimen käyttöasento voidaan valita vapaasti, esimerkiksi kaiutinyksikkö voidaan sijoittaa vaakatasoon levyn 8 päälle tai sopivien jalkojen varaan levyn 2 päälle.

10

Kuvioiden 3 ja 4 ratkaisu vastaa muuten täysin kuvioiden 1 ja 2 ratkaisua lukuun ottamatta sitä, että kaiutinelementti 3 on tässä sijoitettu kaarevaan spiraalimaiseen osaan 1. Kaiutinelementin 3 ja kaarevan osan 1 liitoksen tulee luonnollisesti olla ilmatiivis ja tästä syystä tämä asennustapa vaatii ei-esitetyn tiivistekappaleen kaiutinelementin 3 ja 15 kaarevan osan 1 väliin.

Yleisesti tunnetulla kaavalla voidaan refleksikanava mitoittaa kammion 7 tilavuuden ja refleksikanavan dimensioiden perusteella seuraavasti: ·.·. 20 fr=c(S/lV)Yl/2Π jossa ': ‘': fr = resonanssitaajuus :; 25 c = äänen nopeus S = refleksikanavan poikkileikkauksen pinta-ala ' ·'': 1 = refleksikanavan pituus ... * V = kaiutinkammion tilavuus : : 30 Kaiuttimen yhtenä esimerkkiinitoituksena seuraavassa kuvioiden 1-4 kaiutinelementin .': ·. esimerkkimittoja edellä esitettyyn kaavaan viitaten:

Resonanssitaajuus fr 29 Hz 5 .112909

Kaarevan osan 1 halkaisija: 340 mm

Kaarevan osan leveys: 250 mm

Etulevyn (ja takalevyn) korkeus: 470 mm

Refleksikanavan 4 korkeus 15 mm 5 Refleksikanavan pituus 580 mm

Kammion 7 tilavuus 22 1

Spiraalimaisen rakenteen ansiosta keksinnölle on tyypillistä se, että refleksikanava 4 on yhteen suuntaan kaareva ja koko kaarevan osan 1 levyinen. Keksinnön puitteissa 10 kanavan 4 leveyttä voidaan kuitenkin tarvittaessa rajoittaa esimerkiksi päätylevyjen 2 ja 8 läheisyydessä. Kuvioiden esimerkeissä refleksikanava 4 on noin puoliympyrän kehän mittainen, mutta aina muun mitoituksen mukaan (kaava, kaiuttimen leveys, rajataajuus jne.) refleksikanavan pituus voi vaihdella laajoissa rajoissa. Refleksikanava 4 voi siis kiertää yli täyden ympyrän kaarevan osan 1 ulkokehällä ja sen jatkeella. Tässä 15 erikoistapauksessa refleksikanava ei kokonaisuudessaan sijaitse kaarevan osan 1 ulkokehällä.

Sylinterimäisen pinnan sijasta kaareva osa 1 voi olla myös kartiomainen.

; . * 20 Kaareva osa voi valu-, syväveto- tai jotain muuta vastaavaa tekniikkaa käytettäessä olla • · muodostettu kahdesta toisiinsa yhdistettävästä osasta, jolloin edellä kuvattua jakoa . kaarevaan spiraalimaiseen kappaleeseen ja päätykappaleisiin ei voida tehdä. Myös ’ · · ' kaiuttimen muoto voi olla esimerkiksi pallomainen ja tällöin varsinaisia päätykappaleita ei ole. Tällöin kappaleiden sauma voi luonnollisesti sijaita missä kohtaa ’ · · · * 25 kaiutinrakennetta tahansa mutta tyypillisesti sauma sijoitetaan kappaleen keskiosaan.

Kaareva osa 1 voi olla metallia, muovia, kartonkia tms. Kaarevan muodon takia on jo ' I ’ hyvinkin ohut rakenne on jäykkä ja sen resonanssitaajuus useita satoja hertsejä, mikä on bassotaajuuksien toistoa ajatellen riittävä. Laminoimalla kaareva osa 1 useammasta ···’ 30 kerroksesta, joista vähintään yksi on häviöllinen, saadaan aikaan rakenne, jonka : resonanssit on lisäksi tehokkaasti vaimennettu.

6 .112909

Kuvioiden 1-4 mukainen elementti voi olla joko itsenäinen, pelkkään bassontoistoon tarkoitettu niin sanottu subwoofer tai vaihtoehtoisesti osana koko äänitaajuusalueen kattavaa kaiutinratkaisua.

5 Tyypillisesti keksinnön mukainen kaiutinratkaisu voi sisältää myös vahvistimen.

I * ·

Claims (16)

1. Refleksikaiutinrakenne, joka käsittää - kaiutinkotelorakenteen (1, 2, 8) rajoittaman kaiutinkammion (7), 5. kaiutinkammioon (7) yhdistetyn refleksikanavan (4), joka yhdistää kaiutinkammion kaiutinkotelon ulkopuoliseen tilaan, ja - ainakin yhden kaiutinkotelorakenteeseen (1, 2, 8) kiinnitetyn kaiutinelementin (3), joka muodostaa osan kaiutinkammiota (7) rajaavaa rakennetta, tunnettu siitä, että 10. kaiutinkotelorakenne (1, 2, 8) käsittää kaarevan, spiraalimaisen rakenteen (1), joka on päistään suljettu kaiutinkammion (7) muodostamiseksi, - refleksikanava (4) on muodostettu ainakin osittain spiraalimaisen rakenteen (1) ulkokehälle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaiutin, tunnettu siitä, että spiraalimainen kaareva * · 15 rakenne (1) on suljettu päistään päätylevyillä (2, 8).

.., ’ 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaiutin, tunnettu siitä, että spiraalimainen kaareva : : rakenne (8) on muodostettu osaksi valettua rakennetta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaiutin, tunnettu siitä, että • ’ refleksikanava (4) on kokonaisuudessaan spiraalimaisen rakenteen (1) ulkokehällä.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 tai 3 tai 4 mukainen kaiutin, tunnettu siitä, että : ’ ‘ ’; refleksikanava (4) on koko spiraalimaisen rakenteen (1) levyinen.

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 tai 3 tai 4 tai 5 mukainen kaiutin, tunnettu siitä, että päätykappaleet (2, 8) ovat yhdensuuntaiset. .112909

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 tai 3 tai 4 tai 5 tai 6 mukainen kaiutin, tunnettu siitä, että päätykappaleet (2, 8) ovat kohtisuorassa spiraalimaisen kappaleen (1) pituusakseliin nähden.

8. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 tai 3 tai 4 tai 5 tai 6 tai 7 mukainen kaiutin, tunnettu 5 siitä, että spiraalimainen kappale (1) on muodostettu laminoidusta rakenteesta, jossa on ainakin yksi on häviöllinen kerros.

9. Menetelmä refleksikaiutinrakenteen muodostamiseksi, jossa menetelmässä - muodostetaan kaiutinkammio (7) kaiutinkotelorakenteen (1, 2, 8) avulla, - kaiutinkammioon (7) yhdistetään refleksikanava (4), joka yhdistää 10 kaiutinkammion (7) kaiutinkotelon ulkopuoliseen tilaan, ja - kaiutinkotelorakenteeseen (1, 2, 8) kiinnitetään ainakin yksi kaiutinelementti (3), joka muodostaa osan kaiutinkammiota (7) rajaavaa rakennetta, tunnettu siitä, että - kaiutinkotelorakenne (1, 2, 8) muodostetaan kaarevasta, spiraalimaisesta •: · · * 15 rakenteesta (1), joka on päistään suljettu kaiutinkammion (7) muodostamiseksi, - refleksikanava (4) muodostetaan ainakin osittain spiraalimaisen rakenteen (1) ·:··; ulkokehälle.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että spiraalimainen •: · · · kaareva rakenne (1) suljetaan päistään päätylevyillä (2, 8). .' . 20

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että spiraalimainen , · · ·. kaareva rakenne (8) muodostetaan osaksi valettua rakennetta.

'·' 12. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 tai 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että refleksikanava (4) muodostetaan kokonaisuudessaan spiraalimaisen rakenteen (1) ulkokehälle. .112909

13. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 tai 11 tai 12 mukainen kaiutin, tunnettu siitä, että refleksikanava (4) muodostetaan koko spiraalimaisen rakenteen (1) levyiseksi.

14. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 tai 11 tai 12 tai 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päätykappaleet (2, 8) sijoitetaan yhdensuuntaisesti.

15. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 tai 11 tai 12 tai 13 tai 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päätykappaleet (2, 8) sijoitetaan kohtisuoraan spiraalimaisen kappaleen (1) pituusakseliin nähden.

16. Jonkin aikaisemman vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että spiraalimainen kappale (1) muodostetaan laminoidusta rakenteesta, jossa on ainakin 10 yksi häviöllinen kerros. 10 ..112909