WO2016059119A1 - Lautsprecherbox mit resonanzschalldämpfern und kit aus resonanzschalldämpfer - Google Patents

Lautsprecherbox mit resonanzschalldämpfern und kit aus resonanzschalldämpfer Download PDF

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WO2016059119A1
WO2016059119A1 PCT/EP2015/073796 EP2015073796W WO2016059119A1 WO 2016059119 A1 WO2016059119 A1 WO 2016059119A1 EP 2015073796 W EP2015073796 W EP 2015073796W WO 2016059119 A1 WO2016059119 A1 WO 2016059119A1
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loudspeaker
polyurethane
polyurethane buffer
speaker
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Markus Pueschel
Marcus KLEINERT
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Lautsprecher Teufel Gmbh
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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
    • H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
    • H04R1/026—Supports for loudspeaker casings
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • 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
    • H04R1/2869—Reduction of undesired resonances, i.e. standing waves within enclosure, or of undesired vibrations, i.e. of the enclosure itself
    • H04R1/2876—Reduction of undesired resonances, i.e. standing waves within enclosure, or of undesired vibrations, i.e. of the enclosure itself by means of damping material, e.g. as cladding
    • H04R1/288—Reduction of undesired resonances, i.e. standing waves within enclosure, or of undesired vibrations, i.e. of the enclosure itself by means of damping material, e.g. as cladding for loudspeaker transducers

Definitions

  • the invention relates to a loudspeaker box, which on its underside
  • These resonance mufflers include a polyurethane buffer located inside stands on which the
  • Loudspeaker box stands.
  • a loudspeaker box designates a housing for accommodating one or more loudspeakers.
  • a loudspeaker is a device which transmits low-frequency electrical signals into mechanical oscillations. By these vibrations, the ambient air of the speaker diaphragm is excited to vibrate, which perceives the human ear as sound. Sound generally refers to sounds, sounds, sounds or other types of sounds that can be audibly perceived by humans or animals.
  • Loudspeakers are mainly used for sound generation in the audible frequency spectrum for humans. This is in a frequency range of approximately 20 to 20,000 Hz. The lower limit of this frequency range is lower
  • Hearing threshold and the upper limit of the frequency range referred to as upper hearing threshold are individually different for all people and change over the course of life. For example, older people tend to perceive high frequencies, ie sounds, less well than younger people.
  • a medium in a loudspeaker is set into mechanical vibrations by electrical energy. In most loudspeakers this function is taken over by a membrane whose drive is usually realized via an electromagnetic field. The membrane is set in motion via a voice coil, which oscillates in the field of a magnet.
  • loudspeakers are divided into different categories: super tweeter, tweeter, midrange tweeter, midrange, low midrange, woofer, subwoofer and broadband.
  • these different speaker categories are subsumed under the term speakers.
  • audible airborne sound in which the air is stimulated by a vibrating loudspeaker diaphragm, for example Structure-borne noise, which is characterized by the fact that it spreads in solids. The propagation of sound waves in solids takes place both in the form of longitudinal waves and in the form of transverse waves. Structure-borne sound is dispersive, that is its
  • Propagation speed depends on both the frequency and the density of the propagation medium. In particular, the propagation velocity increases with the square root of the frequency. Furthermore, the propagation speed of the longitudinal sound waves depends on the elastic modulus and the propagation velocity of the transverse sound waves on the shear modulus of the solid. It has been found that by the operation of loudspeakers in loudspeaker boxes, which correspond to the state of the art, the mechanical vibrations of the
  • Speaker diaphragm is transmitted to the speaker. This creates structure-borne sound. Loudspeakers are usually operated in closed rooms and are located on the floor of the room or on tables or stages or in suitable recording devices, such as phono cabinets or shelves. The operation of the speaker not only the speaker, but also the
  • vibrations of the loudspeaker box in particular its side walls and its upper and lower sides, impair the quality of the sounds to be reproduced. Due to the vibrations caused by the sound, damage to the
  • DE 20 2008 012403 U1 describes a surface loudspeaker device having at least one fastening unit.
  • the surface loudspeaker device comprises an absorber plate and a flat-panel absorber, which consist of a sound consist of absorbent polyurethane foam.
  • the elements of polyurethane foam are plate-like and within the
  • Area loudspeaker device provided and do not serve the sound insulation with respect to the room floor.
  • At least two damper elements are provided within a housing, wherein at least one damper element consists of a foamed polyurethane and the damping properties of the damper elements with respect to their physical properties by varying the chemical formulation of the polyurethane adjustable and to the high loads in Range of machine tool damping is customizable.
  • GB 2 243 663 A describes a vibration isolating device for working machines which has a housing which is substantially completely filled by a cellular or foamed elastomer.
  • the cellular elastomer may comprise a polyurethane.
  • the vibrations are transmitted from a working machine through a narrow shaft portion in the device, whereby the connection of working machine and device has a reduced stability.
  • EP 1 270 284 A1 discloses a damper bearing for receiving at least part of a damper for vibrations, shocks or impacts that occur when using machines, in particular vehicles or commercial, industrial or household machines. This is in one piece
  • Plastic formed damper pot an elastomeric body provided.
  • DE 34 10 869 A1 describes a speaker housing with a baffle with at least one opening formed in this opening for an electroacoustic transducer.
  • the entire outer surface of this baffle, in the opening of which the electroacoustic transducer is located, is covered with an insulating layer on the surface a damping layer is laminated.
  • this damping layer can be used according to DE 34 10 869 A1 a flexible polyurethane foam on a polyester basis.
  • a disadvantage of all mentioned devices is that they are not suitable for optimally attenuating the transmission of structure-borne noise emitted by a loudspeaker box to a base.
  • the invention in a first aspect relates to a loudspeaker box, which at its
  • underside resonant muffler comprising a polyurethane buffer having a static shear modulus of 0.05 to 0.15 N / mm 2 and a dynamic shear modulus of 0.10 to 0.30 N / mm 2 . It was completely surprising that one
  • Loudspeaker box with resonance mufflers can be provided, which have a polyurethane buffer, the shear and elasticity module is designed so that both the longitudinal and the transverse components of the
  • Structure-borne sound is moderately well insulated.
  • polyurethane buffer with a static shear modulus of 0.05 to 0.15 N / mm 2 and a dynamic shear modulus of 0.10 to 0.30 N / mm 2 are particularly suitable from a inventive Loudspeaker box radiated structure-borne noise and reduce transmission to the pad.
  • the inventors have recognized that the vibration and vibration behavior of the speaker could be significantly improved by the polyurethane buffer with the mechanical properties mentioned.
  • the document refers to any object on which the Loudspeaker is turned off, this may for example be a room floor, a table, a stage, a shelf, a phono cabinet or the like.
  • a loudspeaker box preferably represents a housing for at least one loudspeaker and preferably consists of four side walls, an upper side and a lower side. It is preferred that the loudspeaker box has a cuboidal or cube-shaped form.
  • the side of the loudspeaker which faces a base is preferably referred to as the underside of the loudspeaker box.
  • the loudspeaker box has resonance silencers on its underside.
  • sound insulation is understood as meaning a hindrance to the propagation of structure-borne sound.
  • a silencer is in the sense of this invention a
  • the term "resonance" refers to the increased resonance of an oscillatory system in acoustics, which usually occurs whenever the natural frequency of a system is close to an excitation frequency of a stimulating oscillation, in which, the resonance case decreases
  • the oscillatory system resumes and stores energy at each oscillation, for example, resonance may occur in a loudspeaker when the excitation frequency transmitted from the voice coil to the loudspeaker diaphragm is in the range of Natural frequency of the speaker diaphragm is.
  • Polyurethane buffer simulated particularly well.
  • the insulation performance of the used insulating material depends on its resonance frequency f it off.
  • the resonance mufflers of the present invention include a
  • Polyurethane buffer wherein the polyurethane buffer has a static shear modulus of 0.05 to 0.15 N / mm 2 and a dynamic shear modulus of 0.10 to 0.30 N / mm 2 .
  • the shear modulus is a material constant that describes the linear elastic deformation of a material due to a shear force. It is used to characterize materials in terms of their deformation behavior.
  • the static shear modulus is determined by applying a defined shear force. When measuring the dynamic shear modulus, this shear force is superimposed with a frequency.
  • Feet for the purposes of this invention refer to devices on which the speaker is. If the
  • Loudspeaker box is placed over its entire surface with its underside on a surface, the mechanical vibrations of the loudspeaker membrane in the area of the entire bottom of the speaker are transmitted to the surface. It has therefore been found to be particularly preferred, the resonance muffler of
  • Loudspeaker box to design as feet, as the polyurethane buffer in the
  • the loudspeaker box has four feet. This is particularly advantageous, since the loudspeaker box has a substantially cuboid or cube-shaped form and thus a rectangular or square underside. A square or rectangular base has four corners, each intersecting two side edges of the speaker. Acoustic near-field measurements, which record the insulation against the frequency of the incoming sound, have shown that an optimum arrangement of four feet results in optimal attenuation results. This result was completely surprising, since it is known to the average person skilled in analytical geometry that three suspension points are sufficient for unclamping a plane.
  • the preferred four feet of the speaker can be arranged so that each stand in a corner of the rectangular or square base of the speaker, which corresponds to the bottom of the speaker, are located. Due to the symmetrical arrangement of the feet optimum stability of the
  • Loudspeaker box is reached, so that the operation of the speaker no additional vibrations occur because the four feet are not in a plane.
  • the loudspeaker box has a loudspeaker diaphragm with a diameter of 38 to 45 cm.
  • Loudspeaker diaphragm represents the vibrating component of a loudspeaker. Since loudspeakers are used in all areas of life, such as in the cinema, in televisions, but especially in headphones or hand-held radios, loudspeakers exist in various sizes and designs and, above all, in very different qualities. It was completely surprising that the
  • Resonance silencers with the mentioned mechanical damping properties interact particularly well with loudspeaker membranes of the stated diameter range. This could also be shown in excitation examination, as described in the example section, if initially different speaker sizes and then the polyurethane materials were varied.
  • the combination of a polyurethane having a static shear modulus of 0.05 to 0.15 N / mm 2 and a dynamic shear modulus of preferably 0.10 to 0.30 N / mm 2 , with a loudspeaker membrane having a diameter in the range of 38 to 45 cm resulted in significantly reduced excitations over the entire measured frequency range.
  • the preferred combination reduces the mechanical stresses on all components of the loudspeaker box, which could be demonstrated by measurements on the side walls of the loudspeaker box.
  • Speaker diaphragm is to be arranged in a speaker, so that a
  • the polyurethane buffer has a static shear modulus of preferably 0.06 to 0.10 N / mm 2 , more preferably of 0.08 N / mm 2 and a dynamic shear modulus of preferably 0.15 to 0 , 20 N / mm 2 , more preferably from 0.17 N / mm 2 .
  • a preferred polyurethane buffer has a static E modulus of preferably 0.160 to 0.370 N / mm 2 and a dynamic E modulus of preferably 0.430 to 0.800 N / mm 2 . It is further preferred if the polyurethane buffer has a static modulus of 0.282 N / mm 2 and a dynamic modulus of 0.61 1 N / mm 2 .
  • the modulus of elasticity is a material constant from material technology that describes the relationship between stress and strain in the deformation of a solid body with linear-elastic behavior.
  • the amount of elastic modulus is greater the more resistance a material opposes to its elastic deformation.
  • the modulus of elasticity represents the gradient of the graph in a stress-strain diagram.
  • Alternative designations for the modulus of elasticity are tensile modulus, elasticity coefficient, expansion modulus or modulus of elasticity.
  • a polyurethane buffer with a static shear modulus of preferably 0.06 to 0.10 N / mm 2 , particularly preferably 0.08 N / mm 2 and a dynamic shear modulus of preferably 0.15 to 0, 20 N / mm 2 , particularly preferably of 0.17 N / mm 2 particularly good insulation properties in terms of has longitudinal waves of structure-borne noise compared to other materials.
  • the sound energy emitted by the loudspeaker, in particular the loudspeaker membrane is converted into heat, for example, by the polyurethane buffer having the properties mentioned. Studies have shown that especially the sound perception in a variety of subjects through the
  • the preferably four feet are connected by connecting means, preferably screws, with holes in the speaker.
  • connecting means preferably screws
  • the feet are connected non-positively to the loudspeaker box.
  • the underside of the preferred loudspeaker box is provided with bores which are suitable for receiving connecting means, preferably screws, with which the feet can be connected to the loudspeaker box.
  • fasteners ensures the greatest possible flexibility when using the resonance muffler. For example, if a
  • the feet consist of an outer cylinder which has a thread on the inside.
  • the resonance muffler is constructed such that a circular threaded disk can be screwed to the thread on the inside of the outer cylinder, so that the Threaded disc and the outer cylinder constitute a frictionally interconnected unit.
  • Loudspeaker boxes can be provided because conventionally mainly spike-shaped plastic feet are used for structure-borne sound insulation of speakers and the average expert had no reason to deviate from this proven design.
  • the series of measurements mentioned in the example section were made using a conventional spike-shaped plastic feet
  • Influence storage means but not its structurally structural design beyond.
  • a preferred outer cylinder is made of stainless steel.
  • stainless steel leaves consumers with a high-quality, appealing visual impression and ensures a long service life of the resonance silencer of the loudspeaker box. This has been shown in experiments in which different sound events have been applied to the loudspeaker box according to the invention.
  • the preferred outer cylinder has a height of between 30 and 35 mm, an inner diameter of preferably 55 mm and an outer diameter of preferably 61 mm.
  • the preferred outer cylinder tapers in the upper region and has a thread on the inside.
  • the outer cylinder is optimally designed to accommodate an inner cylinder comprising the polyurethane buffer. Due to the preferred custom-fit vote of the dimensions of the outer and inner cylinder, these can be slidably moved or moved against each other. The appearance additional vibrations during operation of the speaker, as well as the abrasion and wear due to wear of the components of a resonance muffler are avoided.
  • this outer cylinder a further preferred embodiment is in this outer cylinder a
  • Inner cylinder arranged to receive the polyurethane buffer, wherein the
  • lubricants are mutually displaceable.
  • Such lubricants may include ball bearings or lubricants.
  • Loudspeaker box or its components could be damaged.
  • a static load refers to the substantially constant weight of the loudspeaker box acting on the polyurethane buffer, together with its internal components.
  • the present invention represents a combination of several features whose advantageous effect goes beyond the sum of the effects of the individual features.
  • the synergistic effect relates, for example, to the reduction in excitation which could be detected with the measurement series described in the example section, the differences between the conventional storage means and the material selected according to the invention being outside the order of magnitude expected by the person skilled in the art.
  • the inner cylinder terminates downwardly with a bottom plate.
  • the inner cylinder is in a preferred embodiment, an upwardly open and closed down container with a circular base for receiving the polyurethane buffer.
  • a preferred inner cylinder has
  • a total height between 25 and 30 mm, as well as a
  • the inner cylinder is designed by its dimensions in an optimal manner for receiving the polyurethane buffer, the dimensions of the polyurethane buffer according to the invention by tedious and extensive
  • the polyurethane buffer consists of at least one solid cylinder with a diameter of 30 to 50 mm and a height of 10 to 50 mm.
  • the polyurethane buffer consists of at least one solid body with a circular base and a
  • Diameter from 30 to 50 mm It may be preferred for the purposes of the invention, for example, to arrange two solid cylinders of polyurethane one above the other.
  • the diameter of the at least one solid cylinder is preferably adapted to the dimensions of the inner cylinder, so that the polyurethane buffer can be optimally absorbed by the inner cylinder, without having a game.
  • the body has a preferred height of 10 to 50 mm.
  • solid preferably means that the body is essentially not hollow in the interior, but rather completely filled with the polyurethane material
  • polyurethanes can be prepared by a polyaddition reaction of dialcohols or polyols and polyisocyanates arise and the resulting
  • Loudspeaker optimum sound insulation of the structure-borne sound of the loudspeaker box guaranteed, since the average expert in acoustics was previously assumed that particularly good Dämmshadow be achieved if the objects to be insulated, floors or rooms are provided over the entire surface with an elastic material or a floating screed.
  • the polyurethane buffer consists of a solid cylinder with a diameter of 40 mm and a height of 25 mm.
  • the polyurethane buffer consists of a solid body with a circular base with a diameter of 40 mm and a height of 25 mm.
  • Polyurethane buffer selected so that the height of the polyurethane buffer changes by a maximum of 10% under static load.
  • a maximum height change of the polyurethane buffer of 10% corresponds to an absolute height change of 2.5 mm. It has proved to be particularly suitable for optimum sound attenuation when the change in height caused by the action of a static load of a polyurethane buffer does not exceed a maximum value of 10%. It was completely surprising that by designing the resonance damper comprising outer cylinder and polyurethane buffer
  • Resonance damper allows. In particular, this avoids that the outer and inner cylinders of a resonant damper wedged against each other, which the elastic properties of the resonance damper as a vibratory
  • the height of the polyurethane buffer also changes due to the silencing process itself.
  • the change in height of the polyurethane buffer by the sound attenuation is advantageously only 1% of the height change caused by the static load.
  • the inner cylinder of the base is connected to a circular disc by means of the connecting means from below to a circular centrally provided in an opening threaded disc and this threaded disc is screwed into the thread of the outer cylinder, wherein the connecting means through the central opening of the threaded disc guided and absorbed by the hole in the speaker.
  • a circular disk in the sense of the present invention is a circular disk of stainless steel with a preferred height of 3 mm.
  • the circular disc has in the middle an opening through which the connecting means with which the feet on the
  • Loudspeaker can be attached non-positively, can be performed.
  • This opening tapers from bottom to top, that is, it has on its underside, which faces the polyurethane buffer, a larger opening diameter than on its upper side, which faces the threaded disc.
  • a threaded disc in the context of the invention designates a circular disc made of stainless steel, which has a height of preferably 5 mm, and a diameter of preferably 47.25 mm. In the middle of the circular disc, a circular opening with a diameter of preferably 6.6 mm is arranged.
  • the circular disk is such that it is independent of the thread located in the upper region of the
  • Outer cylinder is located, can be recorded.
  • circular disks of different size that is to say circular disks with different diameters, are selected for the upper end of the inner cylinder.
  • the function of the circular disks according to the invention is to transfer the weight of the loudspeaker box to the polyurethane buffer. Different loudspeaker boxes have different masses and weight forces, so that it is provided according to the invention
  • the diameter of the circular disks also increases with increasing weight. It is further preferred that in the preferred four feet circular discs are used with the same diameter in order to achieve a particularly uniform weight distribution on the feet.
  • the improved damping which is based on absorption and dissipation of the mechanical shrinking energy within the resonance sound dampers according to the invention, enables a surprisingly low-noise and low-noise transmission of the sound emitted by the loudspeaker box.
  • the particularly clear sense of sound could be confirmed by several subjects.
  • the invention relates to a kit comprising a resonance muffler according to one or more of the preceding claims and differently sized circular disks to the upper end of the inner cylinder.
  • the base of an inner cylinder which is provided with an intermediate bottom, wherein the
  • This preferred embodiment of the invention represents an alternative arrangement of the outer cylinder to the polyurethane buffer, which manages without an inner cylinder, which in particular the material from which the inner cylinder is made, is saved.
  • Measurements were made in a frequency range of 10 to 1000 Hz; the measured values obtained ranged between -45 and -72 dBm / s 2 .
  • Material consumption was crucial for the selection of the polyurethane material with a static shear modulus in the range of 0.05 to 0.15 N / mm 2 and a dynamic shear modulus in the range of preferably 0.10 to 0.30 N / mm 2 were.
  • LM1 and ML2 were determined.
  • LM1 stands for a spike-shaped storage device for loudspeaker boxes, while LM2 is a conventional speaker
  • Rubber cylinder without housing represents.
  • the "soil measurements” showed that the polyurethane material with a static shear modulus in the range of 0.05 to 0.15 N / mm 2 and a dynamic shear modulus in the range of preferably 0.10 to 0.30 N / mm 2 to a
  • the excitation for LM1 in the ground measurement in the frequency range between 60 and 70 Hz was -25 dBm / s 2
  • the polyurethane material with a static shear modulus it was significantly reduced excitation of the room floor in the range of 0.05 to 0.15 N / mm 2 and one
  • Vibration behavior of a plate was examined.
  • the plate was with the
  • Comparison LM1 was stored on the room floor.
  • Shear modulus in the range of 0.05 to 0.15 N / mm 2 and a dynamic shear modulus in the range of preferably 0.10 to 0.30 N / mm 2 compared to the conventional LM1 and LM2 storage materials were not available to one of ordinary skill in the art expect. It is particularly related to the excitation differences in relation to
  • dynamic shear modulus in the range of preferably 0.10 to 0.30 N / mm 2 allows a significant reduction in excitation over conventional storage materials and materials.
  • the polyurethane buffers have a static shear modulus of preferably 0.06 to 0.10 N / mm 2 , more preferably 0.08 N / mm 2 and a dynamic shear modulus of preferably 0.15 to 0.20 N / mm 2 , more preferably of 0.17 N / mm 2 , or a static E modulus of preferably 0.160 to 0.370 N / mm 2 , particularly preferably 0.282 N / mm 2 and a dynamic Young's modulus of preferably 0.430 to 0.800 N / mm 2 , particularly preferably 0.61 1 N / mm 2 .
  • Fig. 1 side view of a preferred embodiment of the
  • Fig. 2 preferred embodiment of connecting means, outer cylinder and
  • FIG. 4 Side view of a preferred embodiment of the outer cylinder
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a preferred embodiment of the resonance muffler (9)
  • the resonance muffler (9) comprises an inner cylinder (25) containing the polyurethane buffer (13). Further, the resonance muffler (9) comprises an outer cylinder (19) which is displaceable against the inner cylinder (25).
  • the displaceability of the two cylinders (19, 25) ensures optimum adaptation of the resonance muffler (9) to the weight of the loudspeaker box.
  • the displaceability of the cylinder (19, 25) is ensured by lubricant (27). These are arranged between the cylinders (19, 25).
  • the lubricants (27) according to the invention may be ball bearings. But also every other means that the lubricant (27).
  • the inner cylinder (25), in which the polyurethane buffer (13) is located a U-shape. This consists of a bottom plate (29) and the
  • the bottom plate (29) of the inner cylinder (25) is that component of the resonance muffler according to the invention, which has contact with a base.
  • the resonance muffler (9) is accordingly one
  • Resonance silencer (9) has.
  • the bottom plate (29) of the inner cylinder (25), which faces the pad referred to as the lower spatial direction.
  • the opposite side of the invention Resonance silencer (9) referred to as the top.
  • Resonance silencer (9) is the resonance silencer (9) facing the speaker.
  • Tuning muffler (9) is located, is covered on its upper side by a circular disc (33). This circular disc is centered with an upwardly tapering
  • a connecting means in the context of this invention may be, for example screws.
  • the resonance muffler (9) terminates with a threaded disc (37).
  • This threaded disc (37) is centrally provided with a round opening, but which has straight side walls.
  • This opening (35) of the threaded disc (37) is also provided to receive the connecting means (15). With the connecting means (15) of the resonance muffler (9) is connected to the speaker.
  • Threaded disc (37) is by means of a thread (23) in the upper part of the
  • Figure 2 shows a preferred embodiment of individual components of
  • the Resonance silencer (9) and their interaction. Shown are the inner cylinder (25), the outer cylinder (19) and a connecting means (15).
  • the inner cylinder (25) can be moved into the outer cylinder (19) and is displaceable in this.
  • the inner cylinder (25) includes the polyurethane buffer (13), which is the damping medium of the resonance muffler (9).
  • the outer cylinder (19) forms the visible to the outside conclusion of the resonance sound damper (9). It is preferably made of stainless steel and thus meets the visual requirements of product design and
  • the outer cylinder (19) tapers upwards and has a thread (23) in this tapered region. This thread (23) works together with a
  • a circular disc (33) Between the threaded disc (37) and the polyurethane buffer (13) is a circular disc (33).
  • this screw By means of this screw, it is possible, the resonance muffler (9) according to the invention with a
  • Speaker box to connect.
  • four resonance mufflers are used to set up the loudspeaker box on a base. If the loudspeaker box has, for example, a rectangular base area, one resonance sound damper (9) can each be arranged in each corner of the rectangular base area of the sound system
  • Figure 3 shows the side view of a preferred embodiment of the inner cylinder (25) of a preferred embodiment of the resonance muffler (9). It consists of a bottom plate (29) and side walls.
  • the inner cylinder (25) has a circular base.
  • the result is a cylindrical interior in which the polyurethane buffer (13) is present.
  • the polyurethane buffer (13) is formed by a solid cylinder (31) made of polyurethane.
  • the solid cylinder made of polyurethane has a diameter between 30 to 50 mm and a height of 10 to 50 mm. It is possible to fill the inner cylinder (25) with a solid polyurethane cylinder, but it is also possible to stack several solid cylinders at a lower height one above the other.
  • the bottom plate (29) of the inner cylinder (25) stands on a base. It thus represents the contact surface between the resonance muffler (9) and the pad.
  • Figure 4 shows the side view of a preferred embodiment of an outer cylinder (19) of a preferred embodiment of the resonance muffler (9).
  • Outer cylinder (19) is essentially a hollow cylinder which is open at the top and bottom. In the upper region, the outer cylinder (19) tapers and has a thread (23) on its inner side (21). This thread (23) engages with the
  • the outer cylinder (19) is open at its lower side to receive the inner cylinder (25).
  • the two cylinders (19, 25) are mutually displaceable. As a result, weight or vibration-induced height changes of the polyurethane buffer (13) can be compensated.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lautsprecherbox mit Resonanzschalldämpfern umfassend einen Polyurethan-Puffer und ein Kit aus Resonanzschalldämpfern mit unterschiedlichen großen Kreisscheiben zur Verwendung für unterschiedlich schwere Lautsprecherboxen.

Description

Lautsprecherbox mit Resonanzschalldämpfern und Kit aus
Resonanzschalldämpfer
Die Erfindung betrifft eine Lautsprecherbox, die an ihrer Unterseite
Resonanzschalldämpfer aufweist. Diese Resonanzschalldämpfer umfassen einen Polyurethan-Puffer, der sich im Inneren von Standfüßen befindet, auf denen die
Lautsprecherbox steht. Im Sinne dieser Erfindung bezeichnet eine Lautsprecherbox ein Gehäuse zur Aufnahme von einem oder mehreren Lautsprechern. Als Lautsprecher wird im Sinne der Erfindung eine Vorrichtung bezeichnet, die niederfrequente elektrische Signale in mechanische Schwingungen überträgt. Durch diese Schwingungen wird die Umgebungsluft der Lautsprechermembran zu Schwingungen angeregt, die das menschliche Ohr als Schall wahrnimmt. Schall bezeichnet im Allgemeinen Geräusche, Klänge, Töne oder andere Schallarten, wie sie von Menschen oder auch von Tieren auditiv wahrgenommen werden können.
Lautsprecher werden überwiegend zur Tonerzeugung in dem für Menschen hörbaren Frequenzspektrum verwendet. Dieser liegt in einem Frequenzbereich von circa 20 bis 20.000 Hz. Dabei wird die untere Grenze dieses Frequenzbereichs als untere
Hörschwelle und die obere Grenze des Frequenzbereichs als obere Hörschwelle bezeichnet. Die Hörschwellen sind bei allen Menschen individuell unterschiedlich ausgeprägt und verändern sich im Laufe des Lebens. Beispielsweise nehmen in der Regel ältere Menschen hohe Frequenzen, also Töne, weniger gut wahr als jüngere Menschen. Zur Umwandlung elektrischer Signale in Schallwellen wird in einem Lautsprecher ein Medium durch elektrische Energie in mechanische Schwingungen versetzt. In den meisten Lautsprechern wird diese Funktion von einer Membran übernommen, deren Antrieb üblicherweise über ein elektromagnetisches Feld realisiert wird. Dabei wird die Membran über eine Schwingspule, die im Feld eines Magneten schwingt, in Bewegung gesetzt. Je nach dem, in welchem Frequenzbereich Schallwellen von dem Lautsprecher abgegeben werden, werden Lautsprecher in unterschiedliche Kategorien eingeteilt: Superhochtöner, Hochtöner, Mittelhochtöner, Mitteltöner, Tief mitte Itöner, Tieftöner, Subwoofer und Breitbänder. Im Sinne dieser Erfindung werden diese verschiedenen Lautsprecherkategorien unter dem Begriff Lautsprecher subsumiert.
Zu unterscheiden ist der auditiv wahrnehmbare Luftschall, bei dem die Luft beispielsweis von einer vibrierenden Lautsprechermembran zu Schwingungen angeregt wird, vom Körperschall, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er sich in Festkörpern ausbreitet. Die Ausbreitung von Schallwellen in Festkörpern erfolgt sowohl in Form von Longitudinal-, als auch in Form von Transversalwellen. Körperschall ist dispersiv, das heißt seine
Ausbreitungsgeschwindigkeit hängt sowohl von der Frequenz, als auch von der Dichte des Ausbreitungsmediums ab. Insbesondere steigt die Ausbreitungsgeschwindigkeit mit der Quadratwurzel der Frequenz. Weiter hängen die Ausbreitungsgeschwindigkeit der longitudinalen Schallwellen vom Elastizitätsmodul und die Ausbreitungsgeschwindigkeit der transversalen Schallwellen vom Schubmodul des Festkörpers ab. Es hat sich gezeigt, dass durch den Betrieb von Lautsprechern in Lautsprecherboxen, die dem Stand der Technik entsprechen, die mechanischen Schwingungen der
Lautsprechermembran auf die Lautsprecherbox übertragen wird. Es entsteht also Körperschall. Lautsprecher werden in der Regel in geschlossenen Räumen betrieben und befinden sich dazu auf dem Raumboden oder auf Tischen oder Bühnen stehend oder in geeigneten Aufnahmevorrichtungen, wie Phonoschränken oder Regalen. Durch den Betrieb des Lautsprechers wird nicht nur die Lautsprecherbox, sondern auch die
Unterlage, auf der die Lautsprecherbox steht, zu Schwingungen angeregt. Wird eine Lautsprecherbox mit einem Lautsprecher beispielsweise in einem mehrstöckigen Gebäude in einem Raum auf dem Raumboden aufgestellt, werden die mechanischen Schwingungen der Lautsprechermembran auch auf diesen Raumboden übertragen. Dadurch kann es zu erheblichen Belästigungen für die übrigen Bewohner des
mehrstöckigen Gebäudes kommen. Es besteht daher ein lang anhaltendes Interesse daran, die Ü bertragung solcher mechanischen Schwingungen auf die Unterlage einer Lautsprecherbox zu verringern oder gegebenenfalls völlig auszuschalten.
Darüber hinaus beeinträchtigen Schwingungen der Lautsprecherbox, insbesondere ihrer Seitenwände und ihrer Ober- und U nterseite, die Qualität der wiederzugebenden Klänge. Durch die von dem Schall hervorgerufenen Vibrationen können Schäden an der
Lautsprecherbox und den Bestandteilen des im Inneren der Box vorliegenden
Lautsprechers auftreten. Die Vibrationsenergie kann zu einer Erwärmung im Inneren der Lautsprecherbox führen, wodurch wärmeempfindliche Bestandteilen des Lautsprechers in ihrer Funktion und Lebenszeit beeinträchtigt werden. Wartungs- und Reparaturkosten für den Endverbraucher sind die Folgen. Die DE 20 2008 012403 U1 beschreibt eine Flächenlautsprechervorrichtung mit wenigstens einer Befestigungseinheit. Die Flächenlautsprechervorrichtung umfasst eine Absorberplatte und einen Flächenlautsprecherabsorber, die aus einem schall- absorbierenden Polyurethan-Schaum bestehen. Bei der DE 20 2008 012403 111 sind die Elemente aus Polyurethan-Schaum plattenartig ausgebildet und innerhalb der
Flächenlautsprechervorrichtung vorgesehen und dienen nicht der Schalldämmung gegenüber dem Raumboden.
Die DE 20 2008 014032 U1 betrifft ein Druck-Zug-Element zur Dämpfung von
Schwingungen bei Werkzeugmaschinen. Bei dem Druck-Zug-Element sind innerhalb eines Gehäuses mindestens zwei Dämpferelemente vorgesehen, wobei mindestens ein Dämpferelement aus einem geschäumten Polyurethan besteht und die Dämpf- Eigenschaften der Dämpferelemente hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften durch Variation der chemischen Rezeptur des Polyurethans einstellbar und an die hohen Belastungen im Bereich der Werkzeugmaschinenendämpfung anpassbar ist.
In der GB 2 243 663 A wird eine vibrationsisolierende Vorrichtung für Arbeitsmaschinen beschrieben, die ein Gehäuse aufweist, welches im Wesentlichen vollständig von einem zellularen oder geschäumten Elastomer ausgefüllt wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der GB 2 243 663 A kann der zellulare Elastomer ein Polyurethan umfassen. Bei der Vorrichtung gemäß der GB 2 243 663 A werden die Schwingungen von einer Arbeitsmaschine durch einen schmalen Schaftbereich in die Vorrichtung übertragen, wodurch die Verbindung aus Arbeits maschine und Vorrichtung eine reduzierte Stabilität aufweist.
In der US 7 703 729 B1 wird eine Schwingungskontroll-Standvorrichtung für Audio- Equipment offenbart, wobei die vier Dämpfungselemente der Vorrichtung spikeförmig ausgebildet sind.
Die EP 1 270 284 A1 offenbart ein Dämpferlager zur Aufnahme zumindest eines Teils eines Dämpfers für Schwingungen, Stöße beziehungsweise Schläge, die bei der Verwendung von Maschinen, insbesondere Fahrzeugen beziehungsweise Gewerbe-, Industrie- oder Haushaltsmaschinen, auftreten. Dazu ist in einem einstückig aus
Kunststoff ausgebildeten Dämpfertopf ein Elastomerkörper vorgesehen.
Die DE 34 10 869 A1 beschreibt ein Lautsprechergehäuse mit einer Schallwand mit mindestens einer in dieser ausgebildeten Öffnung für einen elektroakustischen Wandler. Die gesamte äußere Oberfläche dieser Schallwand, in deren Öffnung sich der elektroakustische Wandler befindet, ist mit einer Dämmschicht flächig beklebt, auf die eine Dämpfschicht laminiert wird. Für diese Dämpfschicht kann gemäß der DE 34 10 869 A1 ein Polyurethan-Weichschaumstoff auf Polyesterbasis verwendet werden.
Nachteilig bei allen genannten Vorrichtungen ist, dass sie nicht geeignet sind, um die Übertragung des von einer Lautsprecherbox emittierten Körperschalls auf eine Unterlage optimal zu dämpfen,
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, eine Lautsprecherbox bereitzustellen, die die Nachteile und Mängel des Standes der Technik nicht aufweist und weiterhin so ausgestaltet ist, dass die Ü bertragung der Schallwellen auf eine U nterlage und/oder
Komponenten der Lautsprecherbox reduziert oder eliminiert wird. Darüber hinaus soll die bereitzustellende Lautsprecherbox eine qualitativ hochwertige Klangwiedergabe ermöglichen. Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden in den U nteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung in einem ersten Aspekt betrifft eine Lautsprecherbox, die an ihrer
Unterseite Resonanzschalldämpfer aufweist, die einen Polyurethan-Puffer umfassen, der ein statisches Schubmodul von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und ein dynamisches Schubmodul von 0,10 bis 0,30 N/mm2 aufweist. Es war völlig überraschend, dass eine
Lautsprecherbox mit Resonanzschalldämpfern bereitgestellt werden kann, die einen Polyurethan-Puffer aufweisen, dessen Schub- und Elastizitätsmodul so ausgelegt ist, dass sowohl die longitudinalen, als auch die transversalen Bestandteile des
Körperschalls geleichermaßen gut gedämmt werden.
Intensive experimentelle Untersuchungen an unterschiedlichen Materialien
beziehungsweise Polyurethan-Puffern mit unterschiedlichen physikalischen
Eigenschaften haben völlig überraschend ergeben, dass Polyurethan-Puffer mit einem statischen Schubmodul von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und einen dynamischen Schubmodul von 0,10 bis 0,30 N/mm2 besonders geeignet sind, den von einer erfindungsgemäßen Lautsprecherbox abgestrahlten Körperschall aufzunehmen und eine Weitergabe an die Unterlage zu reduzieren. Insbesondere haben die Erfinder erkannt, dass das Vibrations- und Schwingungsverhalten der Lautsprecherbox durch die Polyurethan-Puffer mit den genannten mechanischen Eigenschaften wesentlich verbessert werden konnte. Als Unterlage wird im Sinne dieser Erfindung jedes Objekt bezeichnet, auf dem die Lautsprecherbox abgestellt ist, dabei kann es sich beispielsweise um einen Raumboden, einen Tisch, eine Bühne, ein Regal, einen Phonoschrank oder dergleichen handeln. Eine Lautsprecherbox stellt bevorzugt ein Gehäuse für mindestens einen Lautsprecher dar und besteht bevorzugt aus vier Seitenwänden, einer Oberseite und einer Unterseite. Es ist bevorzugt, dass die Lautsprecherbox eine quaderförmige oder würfelförmige Gestalt aufweist. Im Sinne dieser Erfindung wird die Seite des Lautsprechers, die einer Unterlage zugewandt ist, bevorzugt als Unterseite der Lautsprecherbox bezeichnet.
Die Lautsprecherbox weist an ihrer Unterseite Resonanzschalldämpfer auf. Unter Schalldämmung wird im Sinne der Erfindung eine Behinderung der Ausbreitung von Körperschall verstanden. Ein Schalldämpfer ist im Sinne dieser Erfindung eine
Vorrichtung zur Verminderung der Ausbreitung insbesondere von Körperschall.
Unter dem Begriff„Resonanz" versteht man in der Akustik das verstärkte Mitschwingen eines schwingungsfähigen Systems. Resonanz tritt üblicherweise immer dann auf, wenn die Eigenfrequenz eines Systems in der Nähe einer Anregungsfrequenz einer anregenden Schwingung liegt. In diesem, dem Resonanzfall, nimmt die Amplitude der angeregten Schwingung bei jedem Ausschlag zu. Der Grund dafür ist, dass das schwingungsfähige System bei jeder Schwingung erneut Energie aufnimmt und speichert. Resonanz kann beispielsweise bei einem Lautsprecher auftreten, wenn die Anregungsfrequenz, die von der Schwingspule auf die Lautsprechermembran übertragen wird, im Bereich der Eigenfrequenz der Lautsprechermembran liegt.
Dem durchschnittlichen Fachmann der Bauakustik ist bekannt, zur Dämmung von Körperschall in Gebäuden elastische Fundamente oder schwimmende Estriche einzusetzen. Es war jedoch vollkommen überraschend, dass elastische Materialien, wie der erfindungsgemäße Polyurethan-Puffer auch im Bereich der Körperschall-Dämmung im Inneren von Resonanzschalldämpfern eingesetzt werden können. Die Wirkungsweise dieser überraschend kostengünstig zu realisierenden Methode basiert auf dem
Resonanzverhalten eines Feder-Masse Systems, welches die Eigenschaften des
Polyurethan-Puffers besonders gut simuliert. Dabei hängt das Dämmungsverhalten des eingesetzten Dämm-Materials von seiner Resonanzfrequenz fRes ab. Für eine
Schallfrequenz von f = fR, findet keine Dämmung, sondern eine Verstärkung des Schalls statt. Für Schallfrequenzen von f > f Res findet eine Schalldämmung statt. Es war vollkommen überraschend, dass mit dem erfindungsgemäßen Polyurethan-Puffer ein Material zur Verwendung im Inneren eines Resonanzschalldämpfers bereitgestellt werden kann, dessen elastische Eigenschaften so ausgewählt sind, dass seine Resonanzfrequenz fRes im Bereich der unteren Hörschwelle des menschlichen Ohres liegt.
Weiter umfassen die Resonanzschalldämpfer der vorliegenden Erfindung einen
Polyurethan-Puffer, wobei der Polyurethan-Puffer ein statisches Schubmodul von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und ein dynamisches Schubmodul von 0,10 bis 0,30 N/mm2 aufweist. Der Schubmodul ist eine Materialkonstante, die die linear-elastische Verformung eines Materials infolge einer Scherkraft beschreibt. Er wird verwendet, um Materialien hinsichtlich ihres Verformungsverhaltens zu charakterisieren. Dabei wird der statische Schubmodul durch Anlegen einer definierten Scherkraft bestimmt. Bei der Messung des dynamischen Schubmoduls wird diese Scherkraft mit einer Frequenz überlagert. Die Auswahl eines Polyurethan-Puffers mit einem statischen Schubmodul im genannten Bereich ermöglicht eine überraschend gute Dämmung des transversalen Körperschalls.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die
Resonanzschalldämpfer als Standfüße ausgebildet. Standfüße im Sinne dieser Erfindung bezeichnen Vorrichtungen, auf denen die Lautsprecherbox steht. Wenn die
Lautsprecherbox vollflächig mit ihrer Unterseite auf eine Unterlage abgestellt wird, werden die mechanischen Schwingungen der Lautsprechermembran im Bereich der gesamten Unterseite der Lautsprecherbox auf die Unterlage übertragen. Es hat sich daher als besonders bevorzugt herausgestellt, die Resonanzschalldämpfer der
Lautsprecherbox als Standfüße auszugestalten, da die Polyurethan-Puffer, die im
Inneren der Standfüße angeordnet vorliegen, die Energie des Körperschalls aufnehmen und den Körperschall so dämmen. Weiter wird die Auflagefläche zwischen U nterseite der Lautsprecherbox und der U nterlage, auf der die Lautsprecherbox steht, reduziert. Dies führt dazu, dass auch die Übertragung der Schwingungen von der Lautsprecherbox auf die Unterlage, zum Beispiel den Raumboden, verringert wird. Es war vollkommen überraschend, dass bei Verwendung des Polyurethans mit einem statischen Schubmodul von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und einem dynamischen Schubmodul von bevorzugt 0,10 bis 0,30 N/mm2 eine nicht vollflächige Lagerung der Lautsprecherbox zu optimalen
Dämpfungsergebnissen führt. Der durchschnittliche Fachmann war bisher davon ausgegangen, dass vor allem eine große Menge an Lagerungsmaterial zu einer größtmöglichen Schwingungs-Dämpfung führt. Insofern stellt die bevorzugte
Ausgestaltung des Resonanzschalldämpfers als Standfüße, die nur einen Bruchteil der Gesamtfläche der Unterseite der erfindungsgemäßen Lautsprecherbox darstellen, eine Abkehr vom Stand der Technik dar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Lautsprecherbox vier Standfüße auf. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Lautsprecherbox eine im Wesentlichen quader- oder würfelförmige Form und somit eine rechteckige oder quadratische Unterseite aufweist. Eine quadratische oder rechteckige Grundfläche hat vier Ecken, an denen sich jeweils zwei Seitenkanten der Lautsprecherbox schneiden. Akustische Nahfeldmessungen, bei denen die Dämmung gegen die Frequenz des eingestrahlten Schalls aufgezeichnet wird, haben gezeigt, dass mit einer Anordnung von vier Standfüßen optimale Dämmergebnisse erreicht werden. Dieses Ergebnis war vollkommen überraschend, da dem durchschnittlichen Fachmann aus der analytischen Geometrie bekannt ist, dass drei Aufhängepunkte ausreichen, um eine Ebene auszuspannen. Wenn weiter eine Lautsprecherbox mit vier Standfüßen versehen ist, können die bevorzugt vier Standfüße der Lautsprecherbox so angeordnet sein, dass sich je ein Standfuß in einer Ecke der rechteckigen oder quadratischen Grundfläche der Lautsprecherbox, die der Unterseite der Lautsprecherbox entspricht, befinden. Durch die symmetrische Anordnung der Standfüße wird eine optimale Standfestigkeit der
Lautsprecherbox erreicht, so dass durch den Betrieb des Lautsprechers keine zusätzlichen Schwingungen dadurch auftreten, dass die vier Standfüße nicht in einer Ebene liegen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Lautsprecherbox eine Lautsprechermembran mit einem Durchmesser von 38 bis 45 cm auf. Eine
Lautsprechermembran stellt den schwingenden Bestandteil eines Lautsprechers dar. Da Lautsprecher in allen Lebensbereichen, wie beispielsweise im Kino, beim Fernseher, aber speziell auch in Kopfhörern oder Handsprechfunkgeräten eingesetzt werden, existieren Lautsprecher in verschiedenen Größen und Ausführungen und vor allem in sehr verschiedenen Qualitäten. Es war vollkommen überraschend, dass die
Resonanzschalldämpfer mit den genannten mechanischen Dämpfungs-Eigenschaften besonders gut mit Lautsprechermembranen des genannten Durchmesserbereichs zusammenwirken. Dies konnte ebenfalls in Anregungs-Untersuchung, wie im Beispielteil beschrieben, gezeigt werden, wenn zunächst verschiedene Lautsprechergrößen und anschließend die Polyurethan-Materialien variiert wurden. Die Kombination aus einem Polyurethan, das ein statisches Schubmodul von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und ein dynamisches Schubmodul von bevorzugt 0,10 bis 0,30 N/mm2 aufweist, mit einer Lautsprechermembran mit einem Durchmesser im Bereich von 38 bis 45 cm ergab signifikant reduzierte Anregungen über den gesamten vermessenen Frequenzbereich.
Insbesondere werden durch die bevorzugte Kombination die mechanischen Belastungen für alle Bestandteile der Lautsprecherbox reduziert, was durch Messungen an den Seitenwänden der Lautsprecherbox bezeigt werden konnte. Dadurch wird
vorteilhafterweise die zu erwartende Lebensdauer der Lautsprecherbox und ihrer Komponenten positiv beeinflusst. Weiter war es vollkommen überraschend, dass ein so breiter Bereich an Membrandurchmessern abgedeckt werden kann, was den flexiblen Einsatz der Resonanzschalldämpfer für viele verschiedene Lautsprechertypen ermöglicht. Ein durchschnittlicher Fachmann der Akustik weiß, wie eine
Lautsprechermembran in einer Lautsprecherbox anzuordnen ist, damit eine
überraschend gute Funktionsfähigkeit des Lautsprechers gewährleistet wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Polyurethan- Puffer ein statisches Schubmodul von bevorzugt 0,06 bis 0,10 N/mm2, besonders bevorzugt von 0,08 N/mm2 und ein dynamisches Schubmodul von bevorzugt 0,15 bis 0,20 N/mm2, besonders bevorzugt von 0,17 N/mm2 auf. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass ein bevorzugter Polyurethan-Puffer ein statisches E-Modul von bevorzugt 0,160 bis 0,370 N/mm2 und ein dynamisches E-Modul von bevorzugt 0,430 bis 0,800 N/mm2 aufweist. Weiter ist es bevorzugt, wenn der Polyurethan-Puffer ein statisches E-Modul von 0,282 N/mm2 und ein dynamisches E-Modul von 0,61 1 N/mm2 aufweist.
Der Elastizitätsmodul ist eine Materialkonstante aus der Werkstofftechnik, die den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers bei linear-elastischem Verhalten beschreibt. Der Betrag des Elastizitätsmoduls ist desto größer, je mehr Widerstand ein Material seiner elastischen Verformung entgegensetzt. Der E-Modul stellt in einem Spannungsdehnungsdiagramm die Steigung des Graphen dar. Alternative Bezeichnungen für den Elastizitätsmodul sind Zugmodul, Elastizitätskoeffizient, Dehnungsmodul oder E-Modul.
Es war vollkommen überraschend, dass ein Polyurethan-Puffer mit einem statischen Schubmodul von bevorzugt 0,06 bis 0,10 N/mm2, besonders bevorzugt von 0,08 N/mm2 und einem dynamischen Schubmodul von bevorzugt 0,15 bis 0,20 N/mm2, besonders bevorzugt von 0,17 N/mm2 besonders gute Dämmungseigenschaften hinsichtlich der longitudinalen Wellen des Körperschalls im Vergleich zu anderen Materialen aufweist. Dabei wird die Schallenergie, die vom Lautsprecher, insbesondere der Lautsprechermembran, abgegeben wird, vom Polyurethan-Puffer mit den genannten Eigenschaften beispielsweise in Wärme umgewandelt. Untersuchungen haben ergeben, dass insbesondere das Klangempfinden bei einer Vielzahl von Probanden durch die
Verwendung einer erfindungsgemäßen Lautsprecherbox mit Resonanzschalldämpfern wesentlich verbessert werden konnte. Es war vollkommen überraschend, dass insbesondere Polyurethan-Puffer mit einem statischen E-Modul von bevorzugt 0,160 bis 0,370 N/mm2, besonders bevorzugt 0,282 N/mm2 und einem dynamischen E-Modul von bevorzugt 0,430 bis 0,800 N/mm2, besonders bevorzugt 0,61 1 N/mm2 ganz überraschend klare und rauscharme Klangwirkungen erzeugen. Diese Wirkungen konnten
insbesondere für Polyurethan-Puffer aus mindestens einem Vollzylinder mit einem Durchmesser von 30 bis 50 mm und einer Höhe von 10 bis 50 mm gezeigt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die bevorzugt vier Standfüße durch Verbindungsmittel, bevorzugt Schrauben, mit Bohrungen in der Lautsprecherbox verbunden. U m ein besonders gutes Schalldämpfungsergebnis zu erreichen, ist es bevorzugt, wenn die Standfüße mit der Lautsprecherbox kraftschlüssig verbunden sind. Dazu ist die Unterseite der bevorzugten Lautsprecherbox mit Bohrungen versehen, die geeignet sind, Verbindungsmittel, bevorzugt Schrauben, aufzunehmen, mit denen die Standfüße mit der Lautsprecherbox verbunden werden können. Darüber hinaus gewährleistet die Verwendung von Verbindungsmitteln eine größtmögliche Flexibilität beim Einsatz der Resonanzschalldämpfer. Wenn beispielsweise ein
Endverbraucher über mehrere erfindungsgemäße Lautsprecherboxen verfügt, kann jeweils die Lautsprecherbox, die betrieben werden soll, mit den Verbindungsmitteln versehen werden. Dies ermöglicht einen kosten- und ressourcenoptimierten Einsatz der Resonanzschalldämpfer. Langzeit-Belastungsuntersuchungen haben ergeben, dass die bevorzugte Verwendung von Schrauben als Verbindungsmitteln die höchste
Langlebigkeit der Verbindung zwischen Lautsprecherbox und Standfuß gewährleistet. Weiter haben diese Untersuchungen gezeigt, dass bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungsmittel keine weiteren akustischen Beeinträchtigungen durch zusätzliche Vibrationen auftreten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Standfüße aus einem Außenzylinder, der auf der Innenseite ein Gewinde aufweist. Die Resonanzschalldämpfer ist dergestalt konstruiert, dass eine kreisförmige Gewindescheibe mit dem Gewinde auf der Innenseite des Außenzylinders verschraubt werden kann, so dass die Gewindescheibe und der Außenzylinder eine kraftschlüssig miteinander verbundene Einheit darstellen. Dies ist vorteilhaft, weil andernfalls bei Betrieb des Lautsprechers in der Lautsprecherbox unerwünschte Schwingungen im Bereich der Verbindung des Außenzylindern und der Gewindescheibe entstehen könnten, die das Klangerlebnis des Benutzers der Lautsprecherbox beeinträchtigen können. Es war vollkommen
überraschend, dass zylinderförmig ausgebildete Standfüße zu Dämmung von
Lautsprecherboxen bereitgestellt werden können, da konventionell vor allem spike- förmige Standfüße aus Kunststoff zur Körperschalldämmung von Lautsprecherboxen verwendet werden und der durchschnittliche Fachmann keine Veranlassung hatte, von dieser bewährten Ausgestaltung abzuweichen. Die im Beispielteil erwähnten Messreihen wurden insbesondere unter Verwendung eines konventionellen spike-förmigen
Lagerungsmittels LM1 durchgeführt, während LM2 einen röhrenartigen Aufbau aufwies. Keines der konventionellen Lagerungsmittel war in einer Zylinder-Konstruktion eines Metall-Gehäuses angeordnet. Die durchgeführten Messungen zeigen, dass insbesondere die konkrete Ausgestaltung der Standfüße mit Außen- und Innenzylinder in Kombination mit dem Polyurethan-Material mit einem statischen Schubmodul von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und einem dynamischen Schubmodul von bevorzugt 0,10 bis 0,30 N/mm2 einen bedeutenden Beitrag zu der signifikanten Reduzierung der Raumboden-Anregung leistet. Dies stellt eine weitere Abkehr vom Stand der Technik dar, da der durchschnittliche Fachmann bisher davon ausgegangen war, dass ausschließlich das elastische Material und seine physikalischen Eigenschaften die Dämpfungs-Eigenschaften der
Lagerungsmittel beeinflussen, nicht aber seine darüberhinausgehende strukturellmechanische Ausgestaltung. Weiter besteht ein bevorzugter Außenzylinder aus Edelstahl. Dabei hinterlässt Edelstahl beim Verbraucher einen hochwertigen, ansprechenden optischen Eindruck und gewährleistet eine hohe Langlebigkeit der Resonanzschalldämpfer der Lautsprecherbox. Dies hat sich in Versuchen gezeigt, bei denen unterschiedliche Schallereignisse auf die erfindungsgemäße Lautsprecherbox angewendet wurden.
Der bevorzugte Außenzylinder weist eine Höhe zwischen 30 und 35 mm aus, einen Innendurchmesser von bevorzugt 55 mm und einen Außendurchmesser von bevorzugt 61 mm auf. Dabei verjüngt sich der bevorzugte Außenzylinder im oberen Bereich und weist an der Innenseite ein Gewinde auf. Damit ist der Außenzylinder optimal ausgelegt, um einen Innenzylinder aufzunehmen, der den Polyurethan-Puffer umfasst. Durch die bevorzugt passgenaue Abstimmung der Bemessungen des Außen- und Innenzylinders können diese gleitbar gegeneinander bewegt oder verschoben werden. Das Auftreten zusätzlicher Schwingungen bei Betrieb des Lautsprechers, sowie der Abrieb und die Abnutzung durch Verschleiß der Bestandteile eines Resonanzschalldämpfers werden vermieden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in diesem Außenzylinder ein
Innenzylinder zur Aufnahme des Polyurethan-Puffers angeordnet, wobei der
Außenzylinder und der Innenzylinder mittels Gleitmitteln gegeneinander verschiebbar sind. Solche Gleitmittel können Kugellager oder Schmiermittel umfassen. Der
durchschnittliche Fachmann weiß, auf welche Weise ein Außen- und ein Innenzylinder miteinander verbunden sein können, so dass diese gleitend gegeneinander verschiebbar sind. Durch die gleitende Verschiebbarkeit der Zylinder zueinander können Änderungen der statischen Last, die zunächst nur auf den Polyurethan-Puffer wirken, oder
Höhenänderungen des Polyurethan-Puffers, die durch den Betrieb des Lautsprechers hervorgerufen werden, über den Innenzylinder an den Außenzylinder übertragen werden. Dadurch wird wirksam verhindert, dass sich im Inneren des Innenzylinders unerwünschte Spannungen aufbauen, die die Funktionsweise des Resonanzschalldämpfers
beeinträchtigen könnten oder die sich ruckartig abbauen könnten, wodurch die
Lautsprecherbox oder ihre Komponenten beschädigt werden könnten. Im Sinne der Erfindung bezeichnet eine statische Last die auf die Polyurethan-Puffer einwirkende im Wesentlichen konstante Gewichtskraft der Lautsprecherbox mitsamt ihrer innenliegenden Bestandteile.
Es war vollkommen überraschend, einen Resonanzschalldämpfer bestehend aus einem Außen- und einem Innenzylinder mit den erfindungswesentlichen Merkmalen bereitstellen zu können, der mit einfachen konstruktiven Maßnahmen zu fertigen ist, aber durch optimale Abstimmung der konstruktiv einfachen Bestandteile und die Anordnung der Bestanteile über ausgezeichnete Dämmeigenschaften verfügt, langlebig ist, einen optisch ansprechenden und hochwertigen Eindruck hervorruft und ein optimales Klangerlebnis in allen Frequenzbereichen, d.h. Tonhöhen, ermöglicht. Insofern stellt die vorliegende Erfindung eine Kombination mehrerer Merkmale dar, deren vorteilhafte Wirkung über die Summe der Wirkungen der einzelnen Merkmale hinausgeht. Die synergistische Wirkung betrifft beispielsweise die Anregungsreduktion, die mit den im Beispielteil beschriebenen Messreihen nachgewiesen werden konnte, wobei die Unterschiede zwischen den herkömmlichen Lagerungsmitteln und dem erfindungsgemäß ausgewählten Material außerhalb der vom Fachmann zu erwartenden Größenordnung liegt. Es ist weiter bevorzugt, dass der Innenzylinder nach unten mit einer Bodenplatte abschließt. Der Innenzylinder stellt in einer bevorzugten Ausführungsform ein nach oben offenes und nach unten geschlossenes Behältnis mit kreisförmiger Grundfläche zur Aufnahme des Polyurethan-Puffers dar. Ein bevorzugter Innenzylinder weist
beispielsweise eine Gesamthöhe zwischen 25 und 30 mm auf, sowie einen
Innendurchmesser von bevorzugt 30 bis 50 mm und einen Außendurchmesser von bevorzugt 25 bis 55 mm. Der Innenzylinder ist durch seine Abmessungen in optimaler Weise für die Aufnahme des Polyurethan-Puffers ausgelegt, wobei die Maße des erfindungsgemäßen Polyurethan-Puffers durch langwierige und umfangreiche
Optimierungsversuche erhalten wurden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Polyurethan- Puffer aus mindestens einem Vollzylinder mit einem Durchmesser von 30 bis 50 mm und einer Höhe von 10 bis 50 mm. Mit anderen Worten besteht der Polyurethan-Puffer aus mindestens einem massiven Körper mit kreisförmiger Grundfläche und einem
Durchmesser von 30 bis 50 mm. Es kann im Sinne der Erfindung beispielsweise bevorzugt sein, zwei Vollzylinder aus Polyurethan übereinander anzuordnen. Der Durchmesser des mindestens einen Vollzylinders ist bevorzugt an die Abmessungen des Innenzylinders angepasst, so dass der Polyurethan-Puffer von dem Innenzylinder optimal aufgenommen werden kann, ohne ein Spiel aufzuweisen. Weiter weist der Körper eine bevorzugte Höhe von 10 bis 50 mm auf. Die im Beispielteil beschriebenen Versuche haben gezeigt, dass die Anregungen auf den Raumboden durch die Lautsprecherbox bei einer bevorzugten Zylinderhöhe von 25 mm der Polyurethan-Puffer besonders im niederfrequenten Bereich bis 50 Hz überraschend gering sind. Der Begriff„massiv" bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Körper im Inneren im Wesentlichen nicht hohl, sondern voll mit dem Polyurethan-Material ausgefüllt ist. Der durchschnittliche Fachmann weiß, dass Polyurethane durch eine Polyadditionsreaktion von Dialkoholen, beziehungsweise Polyolen, und Polyisozyanaten entstehen und das entstehende
Material luftgefüllte Hohlräume aufweist. Der Ausdruck„im Wesentlichen nicht hohl" wird von dem durchschnittlichen Fachmann daher dahingehend verstanden, dass diese herstellungsbedingten Hohlräume klein sein sollen im Vergleich zum Gesamtvolumen des Polyurethanpuffers und dass keine zusätzlichen Hohlräume in den Puffer
eingebracht werden. Es war vollkommen überraschend, dass die erfindungsgemäße Anordnung der
Polyurethan-Puffer in den Resonanzschalldämpfern an der Unterseite der
Lautsprecherbox eine optimale Schalldämmung des Körperschalls des Lautsprecherbox gewährleistet, da der durchschnittliche Fachmann der Akustik bisher davon ausgegangen war, dass besonders gute Dämmergebnisse dann erreicht werden, wenn die zu dämmenden Gegenstände, Böden oder Räume vollflächig mit einem elastischen Material oder einem schwimmenden Estrich versehen sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Polyurethan- Puffer aus einem Vollzylinder mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Höhe von 25 mm. Mit anderen Worten besteht der Polyurethan-Puffer aus einem massiven Körper mit kreisförmiger Grundfläche mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Höhe von 25 mm. Ein Polyurethan-Puffer mit den genannten Abmessungen, entsprechend einem Volumen von rund 31 ,4 cm3, hat sich in Untersuchungen als besonders geeignet erwiesen, eine überraschend gute Dämpfung der von der erfindungsgemäßen
Lautsprecherbox ausgehenden Schwingungen zu gewährleisten. Die im Vergleich zu den herkömmlichen Lagerungsmitteln LM1 und LM2 größten Verbesserungen bei der Anregungsreduktion des Raumbodens, die im Beispielteil erläutert werden, konnten überraschenderweise insbesondere für solche Polyurethan-Puffer gezeigt werden, die aus einem Vollzylinder mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Höhe von 25 mm bestehen und ein statisches Schubmodul von bevorzugt von 0,08 N/mm2 und ein dynamisches Schubmodul von bevorzugt 0,17 N/mm2 aufweisen. Dies bedeutet, dass gemessenen die Anregungen der Polyurethan-Puffer die größten Abstände, also deutlichste Verbesserungen hinsichtlich der Körperschall-Dämpfungs-Eigenschaften, zu den Anregungen aufwiesen, die für die herkömmlichen Lagerungsmittel gemessen wurden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Höhe des
Polyurethan-Puffers so ausgewählt, dass sich die Höhe des Polyurethan-Puffers um maximal 10 % unter statischer Last ändert. Bei einer bevorzugten Höhe der Polyurethan- Puffer von 25 mm entspricht eine maximale Höhenänderung des Polyurethan-Puffers von 10 % einer absoluten Höhenänderung von 2,5 mm. Es hat sich als besonders geeignet für die optimale Schalldämpfung gezeigt, wenn die Höhenänderung durch das Wirken einer statischen Last eines Polyurethan-Puffers einen maximalen Wert von 10 % nicht überschreitet. Es war vollkommen überraschend, dass durch die Konstruktion der Resonanzdämpfer aus Außenzylinder und Polyurethan-Puffer beinhaltenden
Innenzylinder ein schwingungsfähiges System bereitgestellt werden kann, bei welchem diese 10 % nicht überstritten werden. Dadurch wird insbesondere eine besonders sichere Ausgestaltung der Standfüße ermöglicht, da die Polyurethan-Puffer in einem stabilen Gehäuse angeordnet werden können. Insbesondere weisen die Standfüße durch die Ausgestaltung der Polyurethan-Puffer eine deutlich höhere Stabilität auf als die im Stand der Technik beschriebenen spikeförmigen Resonanzdämpfer, deren kegelartige
Außenwand zu einer punktförmigen Spitze zusammenläuft. Da die Gewichtskraft der Lautsprecherbox Richtung Erdmittelpunkt wirkt, also in Richtung Unterlage oder Raumboden, auf der die Lautsprecherbox steht, verteilt sie sich durch die bevorzugte Verwendung von bevorzugt vier Standfüßen besonders gleichmäßig auf diese vier Standfüße und die darin enthaltenen Polyurethan-Puffer, wobei diese gleichmäßige Verteilung der Masse eine störungsfreie Funktionsweise der
Resonanzdämpfer ermöglicht. Insbesondere wird dadurch vermieden, dass sich Außen- und Innenzylinder eines Resonanzdämpfers gegeneinander verkeilen, was die elastischen Eigenschaften des Resonanzdämpfers als schwingungsfähiges
Gesamtsystem beinträchtigen würde. Auch durch den Schalldämpfungsvorgang selbst ändert sich die Höhe des Polyurethan- Puffers. Die Höhenänderung des Polyurethan-Puffers durch die Schalldämpfung beträgt jedoch vorteilhafterweise lediglich 1 % der Höhenänderung, die durch die statische Last hervorgerufen wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Innenzylinder des Standfußes mit einer Kreisscheibe mittels der Verbindungsmittel von unten an eine kreisförmige mittig in einer Öffnung versehene Gewindescheibe verbunden und diese Gewindescheibe wird in das Gewinde des Außenzylinders eingeschraubt, wobei das Verbindungsmittel durch die mittige Öffnung der Gewindescheibe geführt und von der Bohrung in der Lautsprecherbox aufgenommen wird.
Eine Kreisscheibe im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine kreisförmige Scheibe aus Edelstahl mit einer bevorzugten Höhe von 3 mm. Die Kreisscheibe weist mittig eine Öffnung auf, durch die die Verbindungsmittel, mit der die Standfüße an der
Lautsprecherbox kraftschlüssig befestigt werden, geführt werden können. Diese Öffnung verjüngt sich von unten nach oben, das heißt, sie weist auf ihrer Unterseite, die dem Polyurethan-Puffer zugewandt ist, einen größeren Öffnungsdurchmesser auf als an ihrer Oberseite, die der Gewindescheibe zugewandt ist. Durch die sich verjüngende
Ausgestaltung der mittigen Öffnung der Kreisscheibe wird eine optimale Verbindung zwischen Kreis-, Gewindescheibe und Lautsprecherbox erreicht, die eine kraftschlüssige, nicht-vibrierende Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten des
Resonanzschalldämpfers, sowie eine optimale Schalldämpfung gewährleistet. Eine Gewindescheibe im Sinne der Erfindung bezeichnet eine kreisförmige Scheibe aus Edelstahl, die eine Höhe von bevorzugt 5 mm, sowie einen Durchmesser von bevorzugt 47,25 mm aufweist. Mittig in der Kreisscheibe ist eine kreisförmige Öffnung mit einem Durchmesser von bevorzugt 6,6 mm angeordnet. Vorteilhafterweise ist die Kreisscheibe so beschaffen, dass sie von dem Gewinde, das sich im oberen Bereich des
Außenzylinders befindet, aufgenommen werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind unterschiedlich große Kreisscheiben, das heißt Kreisscheiben mit unterschiedlichen Durchmessern, zum oberen Abschluss des Innenzylinders ausgewählt. Die Funktion der erfindungsgemäßen Kreisscheiben besteht darin, die Gewichtskraft der Lautsprecherbox auf den Polyurethan- Puffer zu übertragen. Unterschiedliche Lautsprecherboxen weisen unterschiedliche Massen und Gewichtskräfte auf, so dass erfindungsgemäß vorgesehen ist, die
Durchmesser der Kreisscheiben an die Gewichtskraft der verwendeten Lautsprecherbox anzupassen. Vorteilhafterweise steigt der Durchmesser der Kreisscheiben mit zunehmender Gewichtskraft ebenfalls an. Es ist weiter bevorzugt, dass in den bevorzugt vier Standfüßen Kreisscheiben mit demselben Durchmesser verwendet werden, um eine besonders gleichmäßige Gewichtsverteilung auf die Standfüße zu erreichen. Durch die Auswahl des Polyurethan-Materials mit einem statischen Schubmodul von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und einem dynamischen Schubmodul von bevorzugt 0,10 bis 0,30 N/mm2 und die bevorzugt zylinderförmige Ausgestaltung der Polyurethan-Puffer vereint die Erfindung überraschenderweise zu berücksichtigende Sicherheitsaspekte bei der Aufstellung von Lautsprecherboxen mit signifikant verbesserten Dampfeigenschaften gegenüber herkömmlichen Standvorrichtungen. Es war darüber hinaus für den durchschnittlichen Fachmann nicht zu erwarten, dass die verbesserte Dämpfung, die auf einer Absorption und Dissipation der mechanischen Schwindungsenergie innerhalb der erfindungsgemäßen Resonanzschalldampfer beruht, eine überraschend störungs- und rauscharme Übertragung des von der Lautsprecherbox emittierten Schalls ermöglicht. Das besonders klare Klangempfinden konnte von mehreren Probanden bestätigt werden.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kit umfassend Resonanzschalldämpfer nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche und unterschiedlich große Kreisscheiben zum oberen Abschluss des Innenzylinders. Durch die Bereitstellung eines erfindungsmäßigen Kits wird dem Benutzer ermöglicht, die Standfüße an die Gegebenheiten einer vorhandenen Lautsprecherbox anzupassen und so die
erfindungsgemäßen Vorteile der optimierten Schalldämpfung und der reduzierten Übertragung von Schallenergie an die U nterlage, auf der eine Lautsprecherbox steht, zu realisieren. Dies erweitert den Einsatzbereich der erfindungsgemäßen
Resonanzschalldämpfer auf Bestands-Lautsprecherboxen, die dadurch leicht nach- oder umgerüstet werden können. Der Anbau der Resonanzschalldämpfer und die
Handhabung der Lautsprecherbox werden durch die Bereitstellung des
erfindungsgemäßen Kits mit unterschiedlich großen Kreisscheiben wesentlich erleichtert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Standfuß aus einem Innenzylinder, der mit einem Zwischenboden versehen ist, wobei der
Zwischenboden auf dem Polyurethan-Puffer angeordnet ist und der Polyurethan-Puffer auf einer Unterlage steht. Diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung stellt eine alternative Anordnung des Außenzylinders zum Polyurethan-Puffer dar, die ohne einen Innenzylinder auskommt, wodurch insbesondere das Material, aus dem der Innenzylinder hergestellt wird, eingespart wird. Darüber hinaus wird die Produktion durch die
Einsparung von Produktionsschritten vereinfacht und verbilligt. Es hat sich gezeigt, dass auch mit dieser Anordnung eine überraschend gute Körperschalldämpfung erreicht wird.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen und experimentellen Untersuchungen näher beschrieben. Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen wurden beispielsweise verschiedene Polyurethan-Materialien miteinander verglichen. Insbesondere wurden Polyurethan-Materialien mit einem statischen Einsatzbereich von 0,018 N/mm2, 0,028 N/mm2 und 0,042 N/mm2 miteinander verglichen. Aufgezeichnet wurde die Anregung der Bodens in dBm/s2 gegenüber der Frequenz in Hz. Die
Messungen wurden in einem Frequenzbereich von 10 bis 1000 Hz durchgeführt; die erhaltenen Meßwerte lagen in einem Bereich zwischen -45 und -72 dBm/s2. Die
Messungen ergaben Abweichungen zwischen den verschiedenen Polyurethan- Materialien vor allem im niederfrequenten Bereich, die neben dem geringsten
Materialverbrauch entscheidend für die Auswahl des Polyurethan-Materials mit einem statischen Schubmodul im Bereich von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und einem dynamischen Schubmodul im Bereich von bevorzugt 0,10 bis 0,30 N/mm2 waren.
Für die Durchführung der Messungen wurden zwei verschiedene Beschleunigungssensoren, die sich hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit und Bauform unterscheiden, verwendet. Die Messungen fanden an unterschiedlichen Meßpunkten statt, die in der Umgebung einer Lautsprecherbox gewählt wurden. So wurden beispielsweise
sogenannte„Bodenmessungen" in circa 15 cm Abstand von der Lautsprecherbox durchgeführt, bei denen sich die Beschleunigungssensoren auf dem Raumboden befanden, auf dem die Lautsprecherbox stand.
Es wurden weiter Vergleichsmessungen durchgeführt, wobei die Bodenanregung, die für einen erfindungsgemäßen Resonanzdämpfer umfassend ein Polyurethan-Material mit einem statischen Schubmodul im Bereich von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und einem
dynamischen Schubmodul im Bereich von bevorzugt 0,10 bis 0,30 N/mm2 ermittelt wurde, vergleichen wurde mit den Bodenanregungen, die für zwei herkömmliche
Lagerungsmittel LM1 und ML2 ermittelt wurden. LM1 steht dabei für ein spikeförmiges Lagerungsmittel für Lautsprecherboxen, während LM2 einen herkömmlichen
Gummizylinder ohne Gehäuse darstellt.
Die„Bodenmessungen" ergaben, dass das Polyurethan-Material mit einem statischen Schubmodul im Bereich von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und einem dynamischen Schubmodul im Bereich von bevorzugt 0,10 bis 0,30 N/mm2 zu einer deutlich reduzierten Anregung des Raumbodens im Vergleich zu den handelsüblichen Lagerungsmitteln LM1 und LM2 führt. Beispielsweise betrug die Anregung für LM1 bei der Bodenmessung im Frequenzbereich zwischen 60 und 70 Hz -25 dBm/s2, während sie für das Polyurethan-Material mit einem statischen Schubmodul im Bereich von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und einem
dynamischen Schubmodul im Bereich von bevorzugt 0,10 bis 0,30 N/mm2
überaschenderweise nur -59 dBm/s2 betrug. Somit ergibt sich eine Differenz von annähernd 35 dB hinsichtlich der Bodenanregung, die für einen Fachmann nicht erwartbar war. Es wurden darüber hinaus„Plattenmessungen" durchgeführt, bei denen das
Schwingungsverhalten einer Platte untersucht wurde. Die Platte war mit dem
handelsüblichen Lagerungsmittel LM1 auf dem Raumboden gelagert, auf dem auch die Lautsprecherbox stand, die ihrerseits mit dem Puffern aus dem Polyurethan-Material mit einem statischen Schubmodul im Bereich von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und einem
dynamischen Schubmodul im Bereich von bevorzugt 0,10 bis 0,30 N/mm2 und zum
Vergleich LM1 auf dem Raumboden gelagert war. Bei diesen„Plattenmessungen" wurde bei der Lagerung der Lautsprecherbox auf dem Polyurethan mit einem statischen Schubmodul im Bereich von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und einem dynamischen Schubmodul im Bereich von bevorzugt 0,10 bis 0,30 N/mm2 eine um bis zu 40 dB geringere Anregung im Vergleich zur Lagerung der Lautsprecherbox auf LM1 gefunden, wobei die
Anregungs-Messwerte insgesamt im Bereich von +4 bis -56 dBm/s2 lagen. Des Weiteren wurden sogenannte„Deckenmessungen" durchgeführt, wobei sich die Sensoren und die Lautsprecherbox bei dieser Versuchsreihe in unterschiedlichen Stockwerken eines mehrstöckigen Gebäudes befanden. Bei diesen Messungen wurde die Lautsprecherbox einerseits auf Resonanzdämpfern umfassend eine Polyurethan- Material mit einem statischen Schubmodul im Bereich von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und einem dynamischen Schubmodul im Bereich von bevorzugt 0,10 bis 0,30 N/mm2 gelagert und andererseits auf dem herkömmlichen Lagerungsmittel LM1 . Der Unterschied hinsichtlich der Raumboden-Anregung bei den„Deckenmessungen" betrug zwischen der Polyurethan-Lagerung und der herkömmlichen Lagerung auf LM1 im Frequenz-Bereich oberhalb von 40 Hz überaschenderweise im Schnitt circa 8 dB. Durch diese Messungen konnte eindrucksvoll gezeigt werden, dass die Erfindung besonders geeignet ist, in mehrstöckigen Gebäuden Körperschall-Belästigungen in einem erheblichen Maße zu reduzieren und so beispielsweise das Zusammenleben unterschiedlicher Mietparteien in einem Mehrfamilienhaus wesentlich zu vereinfachen.
Diese deutlichen Unterschiede zwischen dem Polyurethan mit einem statischen
Schubmodul im Bereich von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und einem dynamischen Schubmodul im Bereich von bevorzugt 0,10 bis 0,30 N/mm2 im Vergleich zu den konventionellen Lagerungsmaterialien LM1 und LM2 waren für den durchschnittlichen Fachmann nicht zu erwarten. Es wird insbesondere auf die Anregungs-Unterschiede in Relation zum
Gesamt-Wertebereich der Messwerte verwiesen, so dass das Polyurethan-Material mit einem statischen Schubmodul im Bereich von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und einem
dynamischen Schubmodul im Bereich von bevorzugt 0,10 bis 0,30 N/mm2 eine signifikante Anregungsreduktion gegenüber herkömmlichen Lagerungsmitteln und -materialien ermöglicht.
Ähnlich überraschend verbesserte Anregungs-Meßwerte wurden auch bei solchen Messungen erhalten, bei denen die Polyurethan-Puffer ein statisches Schubmodul von bevorzugt 0,06 bis 0,10 N/mm2, besonders bevorzugt von 0,08 N/mm2 und ein dynamisches Schubmodul von bevorzugt 0,15 bis 0,20 N/mm2, besonders bevorzugt von 0,17 N/mm2 aufwiesen, beziehungsweise ein statisches E-Modul von bevorzugt 0,160 bis 0,370 N/mm2, besonders bevorzugt von 0,282 N/mm2 und ein dynamisches E-Modul von bevorzugt 0,430 bis 0,800 N/mm2, besonders bevorzugt von 0,61 1 N/mm2. Mit dem besonders bevorzugten Polyurethan-Material mit einem statischen Schubmodul im Bereich von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und einem dynamischen Schubmodul im Bereich von bevorzugt 0,10 bis 0,30 N/mm2 konnten besonders überraschend große Differenzen, d.h. Verbesserungen hinsichtlich der Dämpfungs-Eigenschaften, in den genannten
Anregungsmessungen festgestellt werden.
Die Erfindung wird nunmehr anhand der beigefügten Figuren näher beschrieben. Bei den Beispielen und Zeichnungen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsvarianten, die die Erfindung nicht beschränken.
Fig. 1 : Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des
Resonanzschalldämpfers
Fig. 2: bevorzugte Ausführungsform von Verbindungsmittel, Außenzylinder und
Innenzylinder
Fig. 3: Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Innenzylinders Fig. 4: Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Außenzylinders Figur 1 stellt eine schematische Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Resonanzschalldämpfers (9) dar. Die Figur zeigt einen erfindungsgemäßen
Resonanzschalldämpfer (9), der als Standfuß (1 1 ) einer Lautsprecherbox ausgebildet ist. Der Resonanzschalldämpfer (9) umfasst einen Innenzylinder (25), der den Polyurethan- Puffer (13) enthält. Weiter umfasst der Resonanzschalldämpfer (9) einen Außenzylinder (19), der gegen den Innenzylinder (25) verschiebbar ist. Durch die Verschiebbarkeit der beiden Zylinder (19, 25) wird eine optimale Anpassung der Resonanzschalldämpfer (9) an das Gewicht der Lautsprecherbox gewährleistet. Die Verschiebbarkeit der Zylinder (19, 25) wird durch Gleitmittel (27) gewährleistet. Diese befinden sich zwischen den Zylindern (19, 25) angeordnet. Insbesondere kann es sich bei den erfindungsgemäßen Gleitmitteln (27) um Kugellager handeln. Aber auch jedes andere Mittel, das die
Verschiebbarkeit der beiden Zylinder (19, 25) gegeneinander gewährleistet, kann eingesetzt werden.
In der Seitenansicht weist der Innenzylinder (25), in dem sich der Polyurethan-Puffer (13) befindet, eine U-Form auf. Diese besteht aus einer Bodenplatte (29) und den
Seitenwänden des Innenzylinders (25). Die Bodenplatte (29) des Innenzylinders (25) ist diejenige Komponente des erfindungsgemäßen Resonanzschalldämpfers, die Kontakt zu einer Unterlage hat. Der Resonanzschalldämpfer (9) steht demgemäß auf einer
Unterlage, die Kontakt zu der Bodenplatte (29) des Innenzylinders (25) des
Resonanzschalldämpfers (9) hat. Im Sinne dieser Erfindung wird die Bodenplatte (29) des Innenzylinders (25), die der Unterlage zugewandt ist, als untere Raumrichtung bezeichnet. Entsprechend wird die entgegengesetzte Seite des erfindungsgemäßen Resonanzschalldämpfers (9) als Oberseite bezeichnet. Mit der Oberseite des
Resonanzschalldämpfers (9) ist der Resonanzschalldämpfer (9) der Lautsprecherbox zugewandt. Der Polyurethan-Puffer (13), der sich im Innenzylinder (25) des
Resonanzschalldämpfers (9) befindet, wird an seiner Oberseite von einer Kreisscheibe (33) bedeckt. Diese Kreisscheibe ist mittig mit einer sich nach oben verjüngenden
Öffnung (35) versehen. In diese Öffnung (35) kann ein Verbindungsmittel (15) eingeführt werden. Verbindungsmittel im Sinne dieser Erfindung können beispielsweise Schrauben sein. Die Kreisscheibe (33), die oben auf dem Polyurethan-Puffer (13) aufliegt, überträgt die Gewichtskraft der Lautsprecherbox auf den Polyurethan-Puffer (13). Um die
Funktionalität des Resonanzschalldämpfers (9) an unterschiedlich schwere
Lautsprecherboxen anzupassen, ist es möglich, Kreisscheiben mit unterschiedlichen Durchmessern zu verwenden. Wenn eine Kreisscheibe mit einem kleinen Durchmesser verwendet wird, wird lediglich eine kleine Kreisfläche des Polyurethan-Puffers (13) für die Schalldämpfung eingesetzt. Eine Kreisscheibe mit großem Durchmesser ermöglicht die Ausnutzung eines größeren Bereichs des Polyurethan-Puffers (13). Es kann auch eine Kreisscheibe verwendet werden, die den Polyurethan-Puffer (13) vollständig bedeckt. Dies ist insbesondere vorteilhaft für schwere Lautsprecherboxen.
An der der Lautsprecherbox zugewandten Seite des Resonanzschalldämpfers (9) schließt der Resonanzschalldämpfer (9) mit einer Gewindescheibe (37) ab. Diese Gewindescheibe (37) ist mittig mit einer runden Öffnung versehen, die jedoch gerade Seitenwände aufweist. Auch diese Öffnung (35) der Gewindescheibe (37) ist dafür vorgesehen, das Verbindungsmittel (15) aufzunehmen. Mit dem Verbindungsmittel (15) wird der Resonanzschalldämpfer (9) mit der Lautsprecherbox verbunden. Die
Gewindescheibe (37) wird mittels eines Gewindes (23) im oberen Bereich des
Außenzylinders (19) des Resonanzschalldämpfers (9) befestigt.
Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform von einzelnen Bestandteilen des
Resonanzschalldämpfers (9) und ihr Zusammenwirken. Dargestellt sind der Innenzylinder (25), der Außenzylinder (19) und ein Verbindungsmittel (15). Der Innenzylinder (25) kann in den Außenzylinder (19) hineinbewegt werden und ist in diesem verschiebbar. Der Innenzylinder (25) beinhaltet den Polyurethan-Puffer (13), der das Dämpfungsmedium des Resonanzschalldämpfers (9) darstellt. Der Außenzylinder (19) bildet den nach außen sichtbaren Abschluss des Resonanzschall-dämpfers (9). Er ist bevorzugt aus Edelstahl hergestellt und erfüllt somit die optischen Ansprüche von Produktdesign und
Verbraucher. Der Außenzylinder (19) verjüngt sich nach oben und weist in diesem sich verjüngenden Bereich ein Gewinde (23) auf. Dieses Gewinde (23) wirkt zusammen mit einer
Gewindescheibe (23), die den oberen Abschluss des Resonanzschalldämpfers (9) bildet. Zwischen der Gewindescheibe (37) und dem Polyurethan-Puffer (13) befindet sich eine Kreisscheibe (33). Durch die Kreisscheibe (33) und die Gewindescheibe (37) wird ein Verbindungsmittel (15), beispielsweise eine Schraube, geführt. Mittels dieser Schraube ist es möglich, den erfindungsgemäßen Resonanzschalldämpfer (9) mit einer
Lautsprecherbox zu verbinden. Vorteilhafterweise werden vier Resonanzschalldämpfer dafür verwendet, um die Lautsprecherbox auf einer Unterlage aufzustellen. Wenn die Lautsprecherbox beispielsweise eine rechteckige Grundfläche aufweist, kann je ein Resonanzschalldämpfer (9) in je einer Ecke der rechteckigen Grundfläche der
Lautsprecherbox angebracht werden.
Figur 3 zeigt die Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Innenzylinders (25) einer bevorzugten Ausführungsform des Resonanzschalldämpfers (9). Er besteht aus einer Bodenplatte (29) und Seitenwänden. Darüber hinaus weist der Innenzylinder (25) eine kreisförmige Grundfläche auf. Es ergibt sich ein zylinderförmiger Innenraum, in dem der Polyurethan-Puffer (13) vorliegt. Der Polyurethan-Puffer (13) wird von einem Vollzylinder (31 ) aus Polyurethan gebildet. Der Vollzylinder aus Polyurethan weist einen Durchmesser zwischen 30 bis 50 mm auf und eine Höhe von 10 bis 50 mm. Es ist möglich, den Innenzylinder (25) mit einem Polyurethan-Vollzylinder zu füllen, es ist aber ebenso möglich, mehrere Vollzylinder mit einer geringeren Höhe übereinander zu stapeln. Die Bodenplatte (29) des Innenzylinders (25) steht auf einer Unterlage. Sie stellt somit die Kontaktfläche zwischen dem Resonanzschalldämpfer (9) und der Unterlage dar.
Figur 4 zeigt die Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Außenzylinders (19) einer bevorzugten Ausführungsform des Resonanzschalldämpfers (9). Der
Außenzylinder (19) stellt im Wesentlichen einen Hohlzylinder dar, der nach oben und unten offen ist. Im oberen Bereich verjüngt sich der Außenzylinder (19) und weist an seiner Innenseite (21 ) ein Gewinde (23) auf. Dieses Gewinde (23) greift mit dem
Gewinde der Gewindescheibe (37). Der Außenzylinder (19) ist an seiner unteren Seite offen, um den Innenzylinder (25) aufzunehmen. Die beiden Zylinder (19, 25) sind gegeneinander verschiebbar. Dadurch können gewichte- oder schwingungsbedingte Höhenänderungen des Polyurethan-Puffers (13) ausgeglichen werden. Bezugszeichen liste:
9 Resonanzschalldämpfer
1 1 Standfüße
13 Polyurethan-Puffer
15 Verbindungsmittel
19 Außenzylinder
21 Innenseite
23 Gewinde
25 Innenzylinder
27 Gleitmittel
29 Bodenplatte
33 Kreisscheibe
35 Öffnungen
37 Gewindescheibe

Claims

Patentansprüche
1. Lautsprecherbox
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lautsprecherbox an ihrer Unterseite Resonanzschalldämpfer (9) aufweist, die einen Polyurethan-Puffer (13) umfassen, der ein statisches Schubmodul von 0,05 bis 0,15 N/mm2 und ein dynamisches Schubmodul von bevorzugt 0,10 bis 0,30 N/mm2 aufweist.
2. Lautsprecherbox nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Resonanzschalldämpfer (9) als Standfüße (1 1 ) ausgebildet sind.
3. Lautsprecherbox nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lautsprecherbox vier Standfüße (1 1 ) aufweist.
4. Lautsprecherbox nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Lautsprecherbox eine Lautsprechermembran mit einem Durchmesser von 38 bis 45 cm aufweist.
5. Lautsprecherbox nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Polyurethan-Puffer (13) ein statisches Schubmodul von bevorzugt 0,06 bis 0,10 N/mm2, besonders bevorzugt von 0,08 N/mm2 und ein dynamisches Schubmodul von bevorzugt 0,15 bis 0,20 N/mm2, besonders bevorzugt von 0,17 N/mm2 aufweist.
6. Lautsprecherbox nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Polyurethan-Puffer (13) ein statisches E-Modul von bevorzugt 0,160 bis 0,370 N/mm2 und ein dynamisches E-Modul von bevorzugt 0,430 bis 0,800 N/mm2 aufweist.
7. Lautsprecherbox nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Polyurethan-Puffer (13) ein statisches E-Modul von 0,282 N/mm2 und ein dynamisches E-Modul von 0,61 1 N/mm2 aufweist.
8. Lautsprecherbox nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Standfüße (1 1 ) mit Verbindungsmitteln (15), bevorzugt Schrauben, mit Bohrungen in der Lautsprecherbox verbunden sind.
9. Lautsprecherbox nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Standfüße (1 1 ) aus einem Außenzylinder (19) bestehen, der auf einer Innenseite (21 ) ein Gewinde (23) aufweist.
10. Lautsprecherbox nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
in diesem Außenzylinder (19) ein Innenzylinder (25) zur Aufnahme des
Polyurethan-Puffers (13) angeordnet ist, wobei der Außenzylinder (19) und der Innenzylinder (25) mittels Gleitmitteln (27) gegeneinander verschiebbar sind und wobei der Innenzylinder (25) nach unten mit einer Bodenplatte (29) abschließt.
1 1. Lautsprecherbox nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Polyurethan-Puffer (13) aus mindestens einem Vollzylinder mit einem Durchmesser von 30 bis 50 mm und einer Höhe von 10 bis 50 mm besteht.
12. Lautsprecherbox nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Polyurethan-Puffer (13) aus einem Vollzylinder mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Höhe von 25 mm besteht.
13. Lautsprecherbox nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
sich die Höhe des Polyurethan-Puffers (13) so ausgewählt ist, dass sich die Höhe des Polyurethan-Puffers (13) um maximal 10 % unter statischer Last ändert.
14. Lautsprecherbox nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Innenzylinder (25) mit einer Kreisscheibe (33) mittels der Verbindungsmittel (15) von unten an eine kreisförmige, mittig mit einer Öffnung (35) versehene Gewindescheibe (37) verbunden ist und diese Gewindescheibe (37) in das Gewinde (23) des Außenzylinders (19) eingeschraubt wird, wobei das
Verbindungsmittels (15) durch die mittige Öffnung (35) der Gewindescheibe (37) geführt und von der Bohrung in der Lautsprecherbox aufgenommen wird.
15. Lautsprecherbox nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
unterschiedlich große Kreisscheiben zum oberen Abschluss des Innenzylinders (21 ) ausgewählt sind 16. Kit umfassend Resonanzschalldämpfer (9) offenbart in einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche und unterschiedlich große Kreisscheiben zum oberen Abschluss des Innenzylinders (21 )
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