JP2660306B2

JP2660306B2 - Multi-chamber loudspeaker system

Info

Publication number: JP2660306B2
Application number: JP18699390A
Authority: JP
Inventors: トーマス・エイ・フロエシェル
Original assignee: Bose Corp
Current assignee: Bose Corp
Priority date: 1990-07-13
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 1997-10-08
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JPH0472899A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、低周波数におけるラウドスピーカ・システ
ムの性能の改善に関し、特に製作が比較的容易かつ安価
である構造を持つ低周波数範囲における改善された性能
を特徴とする改善されたラウドスピーカ・システムに関
する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to improving the performance of loudspeaker systems at low frequencies, and more particularly to improved performance in the low frequency range with structures that are relatively easy and inexpensive to manufacture. An improved loudspeaker system features.

（背景技術）低周波数再生用のラウドスピーカ・システムを製造す
る際の主な問題は、ラウドスピーカ・コーンの運動振幅
を制限しながら、低周波数における高出力を得ることで
ある。典型的には、ラウドスピーカ・トポロジーは、音
響出力に耳に聴える歪みが比較的生じないよう取付けら
れた駆動構造の変位限度内にコーンの運動振幅が適正に
収まるように構成されている。変位領域の大きさは、ラ
ウドスピーカの製造コストが高くならないように充分に
制限されねばならない。BACKGROUND OF THE INVENTION A major problem in manufacturing loudspeaker systems for low frequency reproduction is to obtain high power at low frequencies while limiting the movement amplitude of the loudspeaker cone. Typically, the loudspeaker topology is configured so that the motion amplitude of the cone is properly within the displacement limits of the mounted drive structure such that there is relatively little audible distortion in the acoustic output. The size of the displacement area must be sufficiently limited so that the manufacturing costs of the loudspeaker do not increase.

数多くの従来技術の低周波数スピーカ・システム、例
えば、テレビジョンおよびラジオ・セットおよびいくつ
かの拡声装置において、エンクロージャのない簡単なウ
ーファーを含む。これらのシステムにおける問題は、ス
ピーカの背後からの音の放射が前面からの音の放射を打
ち消すことを防止するための手段がないことである。こ
のようなシステムにおいては、ピーク音響出力が低周波
数における非常に大きなコーン運動振幅要求により制約
される。Many prior art low frequency speaker systems include simple woofers without enclosures in television and radio sets and some loudspeakers. The problem with these systems is that there is no means to prevent sound emission from behind the speaker from canceling sound emission from the front. In such systems, the peak acoustic power is limited by the very large cone motion amplitude requirements at low frequencies.

背後の音の放射およびコーン運動振幅を減少するため
の１つの従来技術の試みは、ラウドスピーカ・ドライバ
を密閉された箱内に置き、アコースティック・サスペン
ション（acoustic suspension）・システムとしばしば
呼ばれるものを形成することである。アコースティック
・サスペンション・システムは、ラウドスピーカ・ドラ
イバの抵抗、となるリアクタンスを提供して、コーンの
運動振幅を制限すると共に、ラウドスピーカの背後から
の音の放射が前面からの放射を打ち消すことを防止す
る。One prior art attempt to reduce the sound emission behind and cone motion amplitude places one loudspeaker driver in an enclosed box, forming what is often referred to as an acoustic suspension system. It is to be. The acoustic suspension system provides reactance, which is the resistance of the loudspeaker driver, limiting the motion amplitude of the cone and preventing radiation from behind the loudspeaker from canceling radiation from the front I do.

このような実施態様はエンクロージャのない態様と比
較して低周波数出力を増加させるが、低周波数ピーク出
力は依然として駆動構造の運動振幅範囲の制約により制
限される。While such an embodiment increases the low frequency output as compared to the enclosureless embodiment, the low frequency peak output is still limited by the motion amplitude range constraints of the drive structure.

アコースティック・サスペンション・システムにおけ
る１つの従来技術の改善は、ポートを設けたエンクロー
ジャ・システムである。典型的には、ポートを設けたシ
ステムは、エンクロージャ内にウーファーと、受動（パ
ッシブ）放射手段として働くポート・チューブとを含
む。このポート・チューブ内の空気はリアクタンスを生
じさせる音響質量を更に加え、システム設計者はそれを
利用してラウドスピーカの応答を同調させ、典型的には
低周波端部における周波数応答を変更させることができ
る。ポートを設けたシステムは、ポート内の空気の質量
がキャビネット内の空気の体積と作用して共振（ポート
共振）を生じる共振周波数を特徴とする。ポート共振時
には、ラウドスピーカのコーン運動振幅は最小限度に抑
えられる。ポート付きシステムは、ポートの共振時に改
善された感度および減少したコーン運動振幅を呈する。
ポート共振付近の周波数におけるコーン運動振幅要求が
減少することにより、アコースティック・サスペンショ
ン・システムと比較した際の低周波数ピーク出力が増加
し歪みが減少する。ポート共振時の感度が改善された結
果、しばしばラウドスピーカの低い遮断（カットオフ）
周波数が比較的低い値へ伸びることになる。One prior art improvement in acoustic suspension systems is a ported enclosure system. Typically, a ported system includes a woofer in an enclosure and a port tube serving as a passive radiant means. The air in this port tube adds an additional acoustic mass that produces reactance, which the system designer can use to tune the response of the loudspeaker and alter the frequency response, typically at the low frequency end. Can be. Ported systems are characterized by a resonance frequency at which the mass of air in the port interacts with the volume of air in the cabinet to produce resonance (port resonance). At port resonance, the loudspeaker cone motion amplitude is minimized. Ported systems exhibit improved sensitivity and reduced cone motion amplitude at port resonance.
The reduced cone motion amplitude requirement at frequencies near port resonance results in increased low frequency peak power and reduced distortion when compared to acoustic suspension systems. Improved sensitivity at port resonance often results in lower loudspeaker cut-off
The frequency will extend to a relatively low value.

二重チャンバ・システムもまた、アコースティック・
サスペンション・システムの性能を改善するため使用さ
れてきた。このようなシステムは、本願と同じ譲受人に
譲渡された米国特許第4,549,631号に開示されている。
二重チャンバ・システムは、分割部材により第１および
第２のサブチャンバに分割されたエンクロージャを有す
る。この分割部材にはラウドスピーカを含む開口が形成
され、このラウドスピーカは、ラウドスピーカ・コーン
の一面が第１のサブチャンバに向き、ラウドスピーカ・
コーンの他の面が第２のサブチャンバに向くように位置
付けされている。Dual chamber systems are also acoustic
It has been used to improve the performance of suspension systems. Such a system is disclosed in U.S. Patent No. 4,549,631, assigned to the same assignee as the present application.
The dual chamber system has an enclosure that is divided by a dividing member into first and second subchambers. An opening including a loudspeaker is formed in the divided member, and the loudspeaker has a loudspeaker cone with one surface facing the first sub-chamber.
The other side of the cone is positioned to face the second sub-chamber.

ある二重チャンバ・システムにおいては、第１および
第２のポートが直接第１および第２のサブチャンバをエ
ンクロージャの外側の領域に結合している。他のシステ
ムにおいては、比較的大きなサブチャンバがエンクロー
ジャの外側の領域に直接結合され、また比較的小さなサ
ブチャンバが比較的大きなサブチャンバを介してエンク
ロージャの外側の領域と結合されている。In some dual chamber systems, first and second ports couple the first and second subchambers directly to a region outside the enclosure. In other systems, a relatively large subchamber is directly coupled to a region outside the enclosure, and a relatively small subchamber is coupled to a region outside the enclosure via a relatively large subchamber.

二重チャンバ・システムにおいては、サブチャンバ
は、ポートまたは等価のドロン・コーンのいずれかによ
り相互にあるいはエンクロージャの外側の領域と結合さ
れている。この結果、より簡単なポートを設けたエンク
ロージャ・システムと比較して、低周波数感度およびピ
ーク出力を更に増加させる。In a dual chamber system, the subchambers are connected to each other or to regions outside the enclosure by either ports or equivalent drone cones. This further increases low frequency sensitivity and peak power as compared to enclosure systems with simpler ports.

（発明の要約）本発明の重要な目的は、改善された二重チャンバ・ポ
ート付きラウドスピーカ・システムを提供することであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An important object of the present invention is to provide an improved loudspeaker system with dual chamber ports.

本発明によれば、電気エネルギを音響エネルギへ変換
するための少なくとも１つのラウドスピーカ・ドライバ
手段を支持するエンクロージャ手段が設けられる。この
エンクロージャ手段をそれぞれ比較的小さな容積と比較
的大きな容積を有する少なくとも第１および第２のサブ
チャンバへ分割するための分割手段が設けられる。この
分割手段は、ラウドスピーカ・ドライバ手段を支持し、
これと共働して前記第１および第２のサブチャンバを分
離するための手段を含むことが望ましい。前記第１およ
び第２のサブチャンバにはそれぞれ第１および第２の音
響質量を生じさせるための少なくとも第１および第２の
ポート手段が存在する。第１のポート手段は、第１のサ
ブチャンバをエンクロージャの外側の領域と直接結合
し、第２のポート手段は第２のサブチャンバを第１のサ
ブチャンバに結合する。According to the invention, there is provided enclosure means for supporting at least one loudspeaker driver means for converting electrical energy to acoustic energy. Dividing means are provided for dividing the enclosure means into at least first and second sub-chambers each having a relatively small volume and a relatively large volume. The dividing means supports the loudspeaker driver means,
Preferably, it includes means for cooperating therewith to separate said first and second subchambers. The first and second sub-chambers have at least first and second port means for producing first and second acoustic masses, respectively. First port means couples the first sub-chamber directly to a region outside the enclosure, and second port means couples the second sub-chamber to the first sub-chamber.

本発明は、予め定めた低音の周波数より上の、望まし
くは300Hzより高くはない周波数の重要でない音響エネ
ルギ・スペクトル成分を放射し、人間の聴覚器官が容易
にエンクロージャ手段に集中位置決めできないようにす
る。The present invention radiates insignificant acoustic energy spectral components at frequencies above a predetermined bass frequency, preferably not higher than 300 Hz, so that the human hearing organ cannot be easily centered on the enclosure means. .

本発明の他の多くの特徴、目的および利点は、添付図
と関連する以下の記述から明らかになるであろう。Many other features, objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.

（実施例）次に図面、特に第１図を参照すると、分割部材16によ
り２つのサブチャンバ12、14に分割された矩形状断面の
エンクロージャ10を有する従来技術のラウドスピーカ・
システムの概略図が示されている。分割部材16は、チャ
ンバ12をラウドスピーカ・ドライバ20のコーンの前面に
向ける開口18が形成されている。ドライバ20の背面はサ
ブチャンバ14に向いている。ポート・チューブ22は、サ
ブチャンバ14の内部をエンクロージャ10の外側の領域に
結合している。ポート・チューブ24は、サブチャンバ12
の内部をサブチャンバ14を介してエンクロージャ10の外
側の領域に結合している。サブチャンバ12は、サブチャ
ンバ14より実質的に小さな容積を有する。Referring now to the drawings, and in particular to FIG. 1, a prior art loudspeaker having a rectangular cross-section enclosure 10 divided into two subchambers 12, 14 by a dividing member 16.
A schematic diagram of the system is shown. The dividing member 16 has an opening 18 that directs the chamber 12 toward the front of the cone of the loudspeaker driver 20. The back surface of the driver 20 faces the sub-chamber 14. Port tube 22 couples the interior of subchamber 14 to a region outside enclosure 10. Port tube 24 is connected to subchamber 12
Is connected to a region outside the enclosure 10 via the sub-chamber 14. Subchamber 12 has a substantially smaller volume than subchamber 14.

第1B図には、第1A図に示された従来技術のシステムに
おける周波数の関数としてのコーンの変位（運動振幅）
および出力パワーのグラフ表示が示される。出力カーブ
は、従来技術システムが通過帯域の残りにおける応答よ
りも実質的に15dB高い通過帯域における共振を有するこ
とを示している。FIG. 1B shows the displacement of the cone (motion amplitude) as a function of frequency in the prior art system shown in FIG. 1A.
And a graphical representation of the output power. The output curves show that the prior art system has a resonance in the passband that is substantially 15 dB higher than the response in the rest of the passband.

第2A図には、分割部材16により２つのサブチャンバ12
および14に分割された矩形状の断面のエンクロージャ10
を含む本発明の一実施例の概略図が示されている。分割
部材16は、チャンバ12をラウドスピーカ・ドライバ20の
コーンの前面に向ける開口18が形成されている。ドライ
バ20の背面はサブチャンバ14に向けられている。ポート
・チューブ22は、サブチャンバ12の内部をエンクロージ
ャ10の外側の領域に結合している。ポート・チューブ24
は、サブチャンバ14の内部をサブチャンバ12を介してエ
ンクロージャ10の外側の領域に結合している。In FIG. 2A, two sub-chambers 12
And rectangular enclosure 10 divided into 14
A schematic diagram of one embodiment of the present invention including: The dividing member 16 has an opening 18 that directs the chamber 12 toward the front of the cone of the loudspeaker driver 20. The back surface of the driver 20 faces the sub-chamber 14. Port tube 22 couples the interior of subchamber 12 to a region outside enclosure 10. Port tube 24
Connects the inside of the sub-chamber 14 to a region outside the enclosure 10 via the sub-chamber 12.

第2B図においては、第2A図に示された本発明の実施例
における周波数の関数としてのコーンの変位（運動振
幅）のグラフ表示が示されている。出力パワー・カーブ
は、従来技術システムに見られる共振を生じることなく
通過帯域全体にわたる平滑な応答を示している。FIG. 2B shows a graphical representation of the cone displacement (motion amplitude) as a function of frequency for the embodiment of the present invention shown in FIG. 2A. The output power curve shows a smooth response across the passband without the resonances seen in prior art systems.

本発明の望ましい実施態様は、種々の要素に対して以
下に示す緒元およびパラメータを用いる。即ち、 −ボイス・コイルの抵抗＝４オーム −駆動構造の磁気間隙における磁束密度×磁気間隙のワ
イヤ長さ＝8.7ウェーバー/m −コーン＋ボイス・コイル質量（＝運動質量）＝0.02kg −ドライバ（ウーファー）自由空気共振周波数＝50Hz −コーン面積＝0.026m²（約20cm（８インチ）径のウー
ファー）−小さなサブチャンバ容積＝0.0063m²（約380i
n²） −大きなサブチャンバ容積＝0.0224m²（約1370in²） −小さなサブチャンバ・ポートの音響質量（箱の外側に
結合）＝70kg/m⁴（約面積0.006m²×長さ0.3m） −サブチャンバ間のポートの音響質量＝80kg/m⁴（約面
積0.006m²×長さ0.35m）本発明の原理内で多くの変更が実施可能である。例え
ば、ドライバは別の付加サブチャンバと結合することも
できる。パッシブ・ラジエータは、第2A図に示すような
ポート・チューブ、第３図に示されるような「ドロン・
コーン」22′および24′あるいは他のパッシブ・ラジエ
ータ手段により実施することができる。単一のウーファ
ーは、所要の合計面積、駆動作用力、および（または）
パワー処理能力を達成するため複数のトランスジューサ
により置換することもできる。The preferred embodiment of the present invention uses the following specifications and parameters for various elements. -The resistance of the voice coil = 4 ohms-the magnetic flux density in the magnetic gap of the drive structure x the wire length of the magnetic gap = 8.7 Weber / m-cone + voice coil mass (= kinetic mass) = 0.02 kg-driver ( woofer) free air resonance frequency = 50 Hz - cone area = 0.026 ² (about 20 cm (8 inch) diameter woofer) - smaller sub chamber volume = 0.0063m ² (about 380i
n ² )-Large sub-chamber volume = 0.0224 m ² (about 1370 in ² )-Acoustic mass of small sub-chamber port (coupled to the outside of the box) = 70 kg / m ⁴ (about 0.006 m ² × 0.3 m length) - many changes within the principles of the port acoustic mass = 80kg / m ⁴ (approximately the area 0.006 m ² × length 0.35 m) the invention between the sub-chambers are feasible. For example, the driver can be coupled to another additional subchamber. The passive radiator includes a port tube as shown in FIG. 2A and a “Drone tube” as shown in FIG.
Cone "22 'and 24' or other passive radiator means. A single woofer has the required total area, drive effort, and / or
It can be replaced by multiple transducers to achieve power handling capability.

低音領域におけるラウドスピーカのより平坦な出力応
答を提供するための手段および手法について説明した
が、本発明の概念から逸脱することなく、開示した特定
の手段および手法から他の多くの変更および修正が可能
であることは当業者には明らかであろう。Although means and techniques for providing a flatter output response of the loudspeaker in the bass region have been described, many other changes and modifications may be made from the particular means and techniques disclosed without departing from the inventive concept. The possibilities will be clear to the skilled person.

[Brief description of the drawings]

第1A図は従来技術のラウドスピーカ・システムを示す概
略図、第1B図は第1A図のシステムのパワー出力およびコ
ーンの運動振幅を示すグラフ、第2A図は本発明の一実施
例を示す概略図、第2B図は第2A図のシステムのパワー出
力およびコーン運動振幅を示す概略図、および第３図は
ドロン・コーンを含む本発明の別の実施例を示す概略図
である。 10……エンクロージャ、12……サブチャンバ、14……サ
ブチャンバ、16……分割部材、18……開口、20……ドラ
イバ、22……ポート・チューブ、22′、24′……ドロン
・コーン。1A is a schematic diagram showing a prior art loudspeaker system, FIG. 1B is a graph showing the power output and cone motion amplitude of the system of FIG. 1A, and FIG. 2A is a schematic diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 2, FIG. 2B is a schematic diagram illustrating the power output and cone motion amplitude of the system of FIG. 2A, and FIG. 3 is a schematic diagram illustrating another embodiment of the present invention including a drone cone. 10 Enclosure, 12 Subchamber, 14 Subchamber, 16 Dividing member, 18 Opening, 20 Driver, 22 Port tube, 22 ', 24' Drone cone .

Claims

(57) [Claims]

An electroacoustic transducer having a vibrating cone; an enclosure supporting the electroacoustic transducer and converting an input electric signal into a corresponding acoustic output signal; and cooperating with the electroacoustic transducer. And dividing means for dividing the inside of the enclosure means into first and second sub-chambers, wherein the first sub-chamber has a smaller volume than the second sub-chamber. One surface is in contact with the first sub-chamber, the second surface of the electroacoustic transducer is in contact with the second sub-chamber, and the first and second are each characterized by an acoustic mass. A passive radiator means, said first passive radiator means coupling said first sub-chamber to a region outside said enclosure means, said second radiator means; A loudspeaker system wherein passive radiator means couples the second sub-chamber through the first sub-chamber to an area outside the enclosure means.

2. The passive radiator means having a port
The loudspeaker according to claim 1, which is a tube.

3. The method of claim 2, wherein said passive radiator means comprises a drone.
The loudspeaker system according to claim 1, wherein the loudspeaker system is a cone.

4. The volume of said sub-chamber and the acoustic mass of said passive radiator means only those bass acoustic spectral components below the bass frequency which are low enough so that the human hearing organ cannot easily concentrate on said enclosure means. A loudspeaker system according to claim 1, wherein the passive radiator means establishes a frequency response of the enclosure to radiate.

5. The loudspeaker system according to claim 4, wherein said bass frequency is at least as low as 300 Hz.

6. The passive radiator means having a port
The loudspeaker system according to claim 4, which is a tube.

7. The passive radiator means includes a drain radiator.
The loudspeaker system according to claim 4, wherein the loudspeaker system is a cone.

8. The apparatus according to claim 8, wherein said passive radiator means comprises a port.
The loudspeaker system according to claim 5, which is a tube.

9. The passive radiator means according to claim 1, wherein
A loudspeaker system according to claim 5, which is a cone.