WO2022184209A1

WO2022184209A1 - Schallwellenleitsystem (wave guide) zur schallwiedergabe bei lautsprechern

Info

Publication number: WO2022184209A1
Application number: PCT/DE2022/100149
Authority: WO
Inventors: Rüdiger Lanz
Original assignee: Lanz Ruediger
Priority date: 2021-03-01
Filing date: 2022-02-24
Publication date: 2022-09-09
Also published as: DE102021104822A1; EP4302487A1; DE102021104822B4; CN117178566A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schallwellenleitsystem (Wave guide) zur Schallwiedergabe bei Lautsprechern. Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Schallwellenleitsystem in Form eines Horns zur Übertragung akustischer Schallwellen zu schaffen, das mit einem Schallwandler als Schallquelle zusammenwirkt und die Schallwellen ununterbrochen durchleitet und umlenkt. Erreicht wird dies nach der Erfindung durch ein Horn, das die Schallwellen ausgehend von einer Hornhalsöffnung mit kleinerer Endfläche zu einem Hornmund mit größerer Endfläche an die Umgebung abgibt. Dabei ist der Hornhals durch zumindest eine vertikale Trennwand in zumindest zwei Schallkanäle geteilt. Der Hornhals geht in einen im Hornmund auslaufenden Horntrichter über, in dem ein Schallumlenkkörper angeordnet ist, der als Fortsatz der Trennwand von einer Unterkante ausgeht, sich aufweitet und sich zum Hornmund hin wieder verjüngt. Dabei weist die vertikal verlaufende Querschnittsfläche des Hornhalses quer zur Längsachse des Horns zumindest 80 % der vertikal verlaufenden Querschnittsfläche des Hornhalses quer zur Längsachse des Horns am Übergang zum Horntrichter auf. Zwischen Schallumlenkkörper und Horntrichter sind Führungskanäle zur Umlenkung der akustischen Schallwellen ausgebildet. Der Horntrichter ist durch horizontal verlaufende Segmentwände in mehrere übereinander parallel verlaufende Schallfächer unterteilt.

Description

Schallwellenleitsystem (Wave guide) zur Schallwiedergabe bei Lautsprechern

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schallwellen- leitsystem zur Schallwiedergabe bei Lautsprechern. Im professionellen Bereich der Lautsprecheranwendun- gen beispielsweise bei Konzerten, bei IndoorsportVeranstaltun- gen oder ähnlichem bestehen in den zur Verfügung stehenden hallenartigen Räumlichkeiten oft schlechte akustische Bedin- gungen. Es ist daher hier erforderlich, alle möglichen Techni- ken zur effizienten Steuerung von Lautsprechern und insbeson- dere der Ausrichtung breiter Schallfrequenzbänder zu nutzen. Hierbei ist eine der wesentlichen Verbesserungsoptionen die Steuerung der Ausrichtung der Abstrahlung von Schallwellen über das gesamte Audiosprecktrum, um die bestehenden Konzepte von Soundsystemen nochmals zu verbessern.

Es ist hierbei zwischen einem omnidirektionalen Lautsprecher (auch Radialstrahler oder Rundumstrahler genannt) als ein schallerzeugendes System, das im Idealfall gleichmäßig kugelförmig abstrahlt und Lautsprechern zu unterscheiden, die multidirektional abstrahlen, was im Bereich der Bühnentechnik angestrebt wird.

Es ist hierbei insbesondere bei Indoorveranstaltun- gen wie Konzerten eine wesentliche Herausforderung, die Schallabstrahlung von Lautsprechersystemen so zu steuern und auszurichten, dass die gesamte Fläche des Publikums qualitativ guten Sound erhält, wobei die Schwierigkeit darin liegt, das Publikum nah an der Bühne platzieren zu können und somit auch nahe an den Lautsprechersystemen. Die effiziente Steuerung der Schallabstrahlung und deren Ausrichtung durch das Lautspre- chersystem ändert hierbei idealerweise nichts an der ursprüng- lichen Signalwiedergabe. Indifferenzen oder auch akustisch ne- gative Vibrationen durch Reflexionen an Oberflächen an der Um- gebung führen zu Verlusten der Schallenergie, weshalb gerade die Ausrichtung des Schalls in die beabsichtigte Richtung eine deutliche Verbesserung der Ausnutzung der Leistung eines Soundsystems bedeutet.

Es hat sich hierbei insbesondere bei Konzertbeschal- lungen ein bestimmter Anordnungs- und Gehäusetyp in Form von LautSprechersäulen sogenannten vertikalen Linearrays durchge- setzt, da hier die Möglichkeit einer Richtwirkung des Schalls gegeben ist. Unterstützt durch moderne digitale Elektronik insbesondere des Digital Signal Processing (DSP) ist es aktu- ell möglich, die konstruktiven Grenzen der Klangqualität von Line-Array-Systemen durch die Anwendung dieser Techniken zu überwinden bzw. signifikant zu verbessern. Durch diese DSP- Einheiten ist es möglich, die Emissionen übereinander angeord- neter Schallquellen, wie diese in Line Arrays angeordnet sind, zu verbessern, indem Interferenzen durch Überschneidungen in der Schallabgabe vermieden werden, indem kontrollierte Schall- verzögerungen oder auch Phasenverschiebungen der einzelnen Lautsprecher genutzt werden.

Aber auch die Möglichkeiten, die sich durch DSP er- geben, überwinden nicht alle akustischen Probleme und Grenzen dieser Lautsprechersysteme. Insbesondere ist problematisch die Klangqualität zu Lasten des erforderlichen Schalldrucks zu korrigieren. Angestrebt wird ein linearer Frequenzgang des Schalls mit linearem Phasenverhalten ohne Interferenzen. Hier- bei soll idealerweise der gesamte beschallte Raum mit demsel- ben Signal in ausreichendem Pegel versorgt werden. Bei der Kombination mehrerer Lautsprecher ergeben sich aber Über- schneidungsbereiche in Form von Interferenzen, die schlechten Klang durch Auslöschungen im Frequenzbild bewirken. Je nach Phasenlage führt dieses bei bestimmten Frequenzen identischer Schallwellen von mindestens zwei unterschiedlichen Lautspre- chern aus gesendet zu diesen unerwünschten Auslöschungen, bei anderen Phasenlagen wiederum zu Verstärkungen. Im Ergebnis führt dies zu einem deformierten Frequenzgang mit daraus re- sultierendem unbefriedigenden Klangergebnissen.

Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, neben digita- 1er Signalanpassung auch konstruktiv die Schallausrichtung und Umlenkung durch vor den Lautsprechern angeordnete Schallhörner zu erreichen. Dies ist insbesondere angestrebt, um eine mög- lichst breite Abstrahlung des Klangs zu erreichen und somit insbesondere die vorderen Bereiche eines beispielsweise Kon- zertsaals mit einem besseren Schall zu versorgen, da nun die Umlenkung des Schalls auch das Publikum mit besserem Klang versorgen kann, welches sich nahe an den Lautsprechern befin- det.

Bei der Abstrahlung des Schalls einer Lautsprecher- vorrichtung in eine Vielzahl von Richtungen ist es irr.Stand der Technik bekannt, hornartige Konstruktionen vor einen Laut- sprecher zu platzieren, um die Schallabstrahlung entsprechend umzulenken. Insbesondere das vertikale Abstrahlverhalten, eine ebene und somit auch isophasische Welle oder Wellenfront zu erzeugen, ist weit schwieriger umzusetzen. Im Hochtonbereich gibt es dazu unterschiedliche Ansätze. Allen gemeinsam ist die Verwendung von Schallwellenleitsystemen bzw. so genannten Wave-Guides . Dabei handelt es sich konstruktiv um Hörner, an die ein konventioneller Hochtontreiber angeschlossen wird bzw. die vor diesem angeordnet sind und dessen Schall an der Horn- Öffnung phasengleich austritt.

Aus der Veröffentlichung DE 4108 409 A1 ist bei- spielsweise eine solche umgelenkte Abstrahlung des Schalls so- wie eine Schalldruckverstärkung offenbart. Hierfür sind alle leitenden Kanäle offenbart, die sich hornartig aufweiten, wo- bei man hierbei auch von einem sogenannten Ringhorn spricht. Eine weitere ähnliche hornartige Konstruktion offen- bart DE 19849 401 Al, deren Ziel eine großflächige akustische Abstrahlung einer Lautsprechervorrichtung ist. Eine das Grundprinzip der Schallumlenkung offenba- rende Veröffentlichung ist auch die GB 248061 A, bei der eine UmlenkungsVorrichtung den Schall in diverse Richtungen um- lenkt, nachdem der durch die Vorrichtung erzeugte Schalldruck durch ein Horn verstärkt worden ist. Auf dieses technische Prinzip baut auch die Veröf- fentlichung DE 102007 019 450, die einen Schalltrichter auf- weist, die den erzeugten Schall einer Lautsprechervorrichtung umlenkt. Ein Hornhals führt trichterförmig vom Ende des Laut- sprechers zur Schallumlenkung, wobei ein radiales Austreten des Schalls aus der Vorrichtung durch einen kegelartigen Volu- menkörper erfolgt.

Eine omnidirektionale Lautsprecher-Vorrichtung ist auch aus der Veröffentlichung GB 2459 338 A offenbart mit ei- nem Horn, welches eine achsiale Schalleintrittsöffnung und ei- ne radiale Austrittsöffnung aufweist. Ein Hochtöner und ein Basslautsprecher sind hierbei in entgegengesetzter Richtung zueinander angeordnet, wobei eine rotationssymmetrische Anord- nung zur Längsachse vorgesehen ist.

Eine weitere Schallumlenkanordnung ist bekannt aus der Veröffentlichung DE 410 8409 Al, bei der ein trichterför- miges Gebilde eine Art Ringhorn bewirkt, wodurch erfindungsge- mäß der Schall gleichmäßig in einem Raum verteilt werden soll. Hierfür ist das Ringhorn vor die Membran eines Lautsprechers gesetzt und vergrößert den Raum der Schallausdehnung über den Weg der Schalllänge kontinuierlich.

Ein weiteres LautSprecherSystem offenbart die Veröf- fentlichung GB 2302 231 A, die den Schall durch einen geraden Schallkanal vom Lautsprecher weiterleitet. Durch die Aufwei- tung des Kanals über die Schallweglänge fungiert diese Vor- richtung ebenfalls als Horn und bewirkt eine Schalldruckerhö- hung, wobei durch rückseitige Schallaustrittsöffnungen die om- ni-direktionale Abstrahlung des Schalls bewirkt wird.

Aus der Veröffentlichung EP 1635 606 Bl schließlich ist eine Beschallungsanlage mit einstellbarer Richtwirkung of- fenbart, wobei das System ein Lautsprechergehäuse mit einer Expansionsführung mit einer beweglichen Klappe aufweist, die durch eine vorbestimmte Bewegung parallel zu einer Ebene ver- schoben wird. Ein weiteres Lautsprechergehäuse bildet mit dem ersten Gehäuse eine Leitungsquellenanordnung und enthält eine bewegliche Klappe, die unabhängig von der früheren Klappe ver- schoben ist, wobei sich die Leitungsquellenanordnung entlang einer Richtung quer zur Ebene erstreckt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung vor diesem Hintergrund ist es, ein SchallwellenleitSystem zur Schal1Wie- dergabe bei Lautsprechern zu schaffen, das eine Verbesserung gegenüber bestehenden Waveguides darstellt. Es soll eine opti- male Ausrichtung bzw. Verteilung des Schalls multidirektional vor dem Lautsprecher erfolgen, wobei Interferenzen und Klang- Verzerrungen vermieden werden sollen bei besonders gleichmäßi- ger Abstrahlung des erzeugten Schalls.

Erreicht wird dies nach der Erfindung durch ein neu- artiges Schallwellenleitsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltun- gen der Erfindung zum Gegenstand,

Im Unterschied zu den verbauten Waveguides in Line- arrays weist das vorliegende Schallwellenleitsystem vor dem Schallwandler einen Hornhals auf, der in etwa die Hälfte der Gesamtlänge des Hornes als Schallwellenleitsystem ausmacht und insofern auf den klassischen Bauformen eined EXPO Horns oder CD-Horns aufbaut. Hier ist wesentlich, dass dieser Hornhals unmittelbar auf den Schallwandler aufgesetzt wird und einen Hornhalseingang aufweist, der den gesamten abgegebenen Schall eines Schallwandlers aufnimmt, diesen also flächenmäßig voll- ständig abdeckt.

Die zentrale Aufgabe des Hornhalses ist hierbei, dem vom Schallwandler erzeugten Schall m einen Raum zur Ausdehnung zu geben, bevor der eigentliche Umlenkprozess des Schallwel- lenleiters oder Waveguides einsetzt. Es hat sich hierbei her- ausgestellt, dass durch diesen verlängerten Hornhals der vom Hochtöner abgegebene Schall durch die freie Ausdehnung im Hornhals optimal abgestrahlt und ohne Verzerrung oder Klirref- fekte ausgedehnt werden kann.

Hierbei ist erfindungsgemäß bereits vorgesehen, dass diese Ausdehnung im Hornhals bereits durch eine erste Aufwei- tung unterstützt wird. Das heißt, vom Durchmesser des Schall- wandlers bzw. Hochtöners ausgehend erfolgt eine Aufweitung zu- mindest im vertikalen Verlauf des Hornhalses. Das heißt, in einer seitlichen Ansicht des Hornhalses würde hier eine tra- pezartige Aufweitung des Hornhalses zu erkennen sein. Eine in horizontaler Achse vorliegende Aufweitung ist hierbei eben- falls möglich, allerdings in einer grundlegenden Bauform des erfindungsgemäßen Schallwellenleiters nicht zwingend vorgese- hen.

Somit ergibt sich grundsätzlich eine konstruktive Unterteilung des erfindungsgemäßen Schallwellenleiters in Form eines Horns in den Hornhals und den Horntrichter, der die ei- gentliche Umlenkung und somit die multidirektionale Ausrich- tung des Schalls bewirkt.

Der Hornhals ist hierbei zudem so ausgebildet, dass er zumindest zwei Leitkammern aufweist, die durch eine verti- kal verlaufende Trennwand getrennt sind. Diese Trennwand ist gegenüber der Ansatzfläche zum Schallwandler selbst in Längs- richtung des Hornhalses etwas nach vorne versetzt, so dass di- rekt vor dem Schallwandler noch keine vertikale Trennwand vor- liegt. In einer zweckmäßigen Bauform der Erfindung ist diese beispielsweise in etwa 1cm zum Schallwandler beabstandet ange- ordnet. Dais heißt, ab diesem Punkt ist der Hornhals durch eine vertikale zentrale Trennwand in zwei gleiche Hälften ge- teilt, so dass sich zwei parallele vertikal ausgerichtete Kam- mern im Hornhals ergeben, Der Hornhals geht in einen Horntrichter über, der in einer zweckmäßigen Bauform der Erfindung aus mehreren Ab- schnitten besteht, die in einem unterschiedlichen Winkel zuei- nander die Aufweitung des Hornhalses bewirken. Das heißt, der Hornhals weitet sich quer zum Verlauf des Hornhalses blüten- förmig auf und bildet somit im Querschnitt in etwa die Form eines „constant directivity" (CD) Horns, wobei der Winkel die- ser aufeinander folgenden Abschnitte gegenüber der Läcngsachse des Horns zunehmend abgewinkelt ist bis etwa 70°. Durch die in mehreren Winkeln zur Längsachse des Horns verlaufenden Flächen des Horns kommt es zu einer stufenweisen Umlenkung der an der Hornwand geführten Schallanteile, die einem Abreißen des Schalls entgegenwirken, der an der Wand entlang geführt werden soll, um einen relevanten Schallanteil stark seitlich umzulen- ken. Alternativ wäre auch eine Bauform in Form eines Expo

Horns mit einem Wandungsverlauf in Form einer exponentiellen Funktion technisch sinnvoll, das heißt die Aufweitung des Trichters erfolgt kurvenförmig und nicht durch gewinkelte Flä- chen wie zuvor beschrieben, Zweckdienlicherweise wird aller- dings die Bauform in Form eines Hornverlaufs analog zu dem ei- nes CD-Horns vorgezogen.

Hier ist in einer zweckmäßigen Bauform der Erfindung vorgesehen, die Aufweitung des Horns ausgehend vom Hornhals in zumindest drei zueinander winklig verlaufenden gegenüber der Längsachse des Horns sich weiter abflachenden Abschnitten zu vollziehen, die unterschiedlich lang ausgebildet sein können. Es hat sich hierbei als zweckdienlich erwiesen, den letzten den Schall ableitenden Abschnitt dieses Horns mit Schallaus- tritt in etwa mit einem Winkel von 70° gegenüber der Längsach- se des Hornhalses verlaufen zu lassen und am längsten auszu- bilden. Die erfindungsgemäßen Vorteile bei der Ausrichtung des Schalls aus diesem erfindungsgemäßen Schallwellenleiter liegt in einer Kombination eines vor den Hornhalsaustritt an- geordneten Schallumlenkkörpers mit einer Sektionierung der Schallaustrittsfläche aus dem Horntrichter. Das heißt, zum ei- nen weist der Horntrichter zentral über seine gesamte Höhe ei- nen vertikal angeordneten Schallumlenkkörper auf, der eine sehr spezifische Formgebung aufweist, um einen gewünschten Schallumlenkeffekt zu bewirken. Im Querschnitt kann dieser Schallumlenkkörper in etwa als flammen- oder tropfenförmig be- zeichnet werden, wobei der Schallumlenkkörper als Verlängerung von der Kontaktlinie zur Trennwand des Hornhalses ausgehend sich aufweitet und von seiner breitesten Stelle wiederum zu seiner Spitze zusammenläuft. Das heißt, die Trennwand des Hornhalses geht in den Schallumlenkkörper über, wobei eine Aufweitung vom flammenförmigen Schalltrennkörper in etwa in einem:sanft progressiven Kurvenverlauf erfolgt, also die Auf- weitung hin zur vollen Breite des Schallumlenkkörper in dessen unterem vom Hornhals ausgehenden Abschnitt nicht geradlinig sondern erste geringfügig gegenüber der Längsachse abgewinkelt und dann stetig zunehmend abgewinkelt verläuft, um sich dann im Verlauf wieder der Längsachse anzunähern bis die breiteste Stelle des Schallumlenkkörpers erreicht wird.

Nach Erreichen der breitesten Stelle des Schallum- .lenkkörpers läuft dieser Körper wiederum zur Tropfen- bzw. Flammenspitze zusammen,, wobei hier der Verlauf des Quer- schnitts dieses Trennkörpers einem tendenziell geraden oder leicht gewölbten Kurvenverlauf folgt. Das heißt, im Übergangs- bereich zur Trennwand des Hornhalses erfolgt die Aufweitung zum tropfenförmigen Körper über eine längere Strecke und sanf- ter ansteigend als beim Zusammenlaufen zur Spitze am Horn- schallaustritt, da hier eine kürzere Strecke zum Zusammenlau- fen der beiden Flanken des Schalltrennkörpers besteht.

In Abgrenzung zu den klassischen Expo- und CD- Hörnern ist das Anliegen bei der vorliegenden konstruktiven

Lösung, dass keine oder nur sehr geringe Schallanteile direkt gerade durch das Horn austreten können. Daher ist der Schall- umlenkkörper vor dem Hornhals derart angeordnet, dass keine oder nur sehr geringe Anteile des vom Schallwandler abge- strahlten Schalls ohne Umlenkung aus dem Horn austreten.

Dies wird zum einen durch die Ausbildung des Schall- umlenkkörpers vor dem Hornhals im Übergang zum Horntrichter bewirkt, der eine Umlenkung des Schalls um diesen Schallum- lenkkörper herum erzwingt. Zum anderen aber auch durch die vertikale Trennwand im Hornhals, die einem vom Schallwandler am Schallumlenkkörper vorbei führenden Schallaustritt ohne Um- lenkung entgegen wirkt. Ziel ist es, direkten Hochtönerschall nicht an das Ohr beispielsweise des Publikums eines Konzert- saals dringen zu lassen, da dies zu negativen Klangveränderun- gen beziehungsweise -verzerrungen führt.

In einer vorteilhaften Bauform der Erfindung ist da- her vorgesehen, dass die Breite des Schallumlenkkörpers vor dem Hornhals geringfügig größer als die Autrittsbreite des Hornhalses selbst ist. Es ist hierbei ein Verhältnis von Horn- halsaustrittsöffnung zur Breite des Schallumlenkkörpers von beispielsweise 1:1,2 als vorteilhaft festgestellt worden. Auf diese Art und Wiese kann lediglich in sehr geringem Maße ein diagonaler Schallautritt seitlich um den Umlenkkörper herum erfolgen und somit der Großteil der direkten gerade abge- strahlten Schallwellen umgelenkt werden.

Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass ein normalerweise im Frequenzband auftretender Peak der zentralen Schallabgabe des Hochtöners durch ein offenes Horn nun umver- teilt wird in einen umgelenkten Schallanteil, der zu einer deutlichen Klangverbesserung und einer besseren Raumverteilung des durch den Hochtöner abgegebenen Schalls führt. Es haben sich an dieser Stelle klangliche Verbesserungen allerdings auch bei Bauformen ergeben, bei denen der Schallumlenkkörper in etwa die Breite des Hornhalses aufwies, da schon ein deut- lich positiver Effekt durch die Kombination des länglichen ge- teilten Hornhalses mit dem in den Schalltrichter gesetzten Schallumlenkkörper ergibt. Durch die Trennwand im Hornhals, die etwa einen Zen- timeter vor dem Lautsprecher beginnt, wird somit vorteilhaf- terweise verhindert das beispielsweise eine seitlich vor dem LautSprechersoundsystem beziehungsweise Line Array sich befin- dende Person einen direkten durch den Hornhals abgestrahlten Schallanteil ausgesetzt ist. Der Trennkanal segmentiert den Hornhals und verengt somit den Bereich, in dem Schall diagonal durch den Hornhals austreten kann und verringert somit auch diesen Anteil am Schallumlenkkörper diagonal vorbei austreten- den Schallanteils. Und auch dieser diagonal in geringem Maße noch austretbare Schallanteil tritt ja nicht gerade aus dem Schallhorn aus sondern bereits in einer diagonalen Ausrich- tung, wodurch der negative Einfluss auf das Gesamtklangbild verringert wird.

Auch wenn eine größere Breite des Schallumlenkkör- pers in etwa 10 Prozent gegenüber der Breite des Hornhalses als ideale Bauform betrachtet wird sollen auch Bauformen mit geringfügig geringerer Breite oder gleicher Breite wie die des Hornhalses als Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrach- tet werden.

Im Stand der Technik finden sich häufig Führungska- näle oder auch ein Umlenkkörper unmittelbar vor dem Schall- wandler, da so bereits unmittelbar eine Verengung des Schall- kanals erreicht wird, die zu einer Erhöhung der Dynamik bzw. des Schalldrucks führt. Auf diese Dynamiksteigerung wird be- wusst in der vorliegenden Erfindung verzichtet zu Gunsten der freien Abstrahlung des Hochtöners in den offenen Hornhals, die somit dem Schall erst einmal ein freies Abstrahlen ermöglicht. Es hat sich erwiesen, dass auf diese Art und Weise Klirrgeräu- sche und Verzerrungen erfindungsgemäß stark reduziert oder vermieden werden konnten, die bei einer dem Lautsprecher vor- gebauten und diesen zum Teil direkt abdeckenden Bauform zu Gunsten der Erhöhung des Schalldrucks häufig eingesetzt wird.

Durch das zentrale Einsetzen des Schallumlenkkörpers in einer in etwa tropfenförmigen Anordnung nach dem Hornhals wird der normalerweise bei Expo- oder CD-Hörnern bestehende Schallpeak in der Mitte des Hochtöners weggenommen. Es hat sich gezeigt, dass etwa 50% des Schallanteils umgelenkt werden zu einer seitlichen Abstrahlung. Weitere Schallanteile legen sich um den in etwa tropfen- oder flammenförmigen Keil des Schallumlenkkörpers und treten somit in etwa zentral und fron- tal aus dem Schalltrichter des Horns aus.

Weitere Schallanteile reißen bei der Umlenkung um den zentralen Schallumlenkkörper ab und werden in einem Be- reich zwischen der frontalen Abstrahlung und der seitlich um- gelenkten Abstrahlung als Schallanteil abgestrahlt. Dies ist das ideale Ziel der vorliegenden Erfindung, dass somit neben den seitlich umgelenkten Schallanteilen ebenfalls frontal ab- gestrahlte Schallanteile und auch Schallanteile verbleiben, die zwischen diesen beiden Bereichen gestreut werden. Auf die- se Weise ergibt sich eine flächige und homogene Abgabe des

Hochtönerschalls über das Flächenspektrum des schallumlenken- den Hochtönerhorns.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Figur 1 Stand der Technik in Form eines Constant directivity Horns;

Figur 2 Stand der Technik in Form eines Expo- Horns;

Figur 3 Stand der Technik in Form eines Schlitz- Strahlers;

Figur 4 Stand der Technik in Form eines Mehrkanal- Horns;

Figur 5 eine Bauform des erfindungsgemäßen Horns in Frontalansicht in den Hornmund;

Figur 6 eine Bauform des erfindungsgemäßen Horns in seitlich geschnittener Ansicht; Figur 7 eine Bauform des erfindungsgemäßen Horns in Seitenansicht;

Figur 8 eine weitere Bauform des erfindungsgemäßen Horns in Frontalansicht in den Hornmund;

Figur 9 eine weitere Bauform des erfindungsgemäßen Horns in seitlich geschnittener Ansicht;

Figur 10 eine weitere Bauform des erfindungsgemäßen Horns in Seitenansicht sowie

Figur 11 eine perspektivische Ansicht in den Horn- hals 7 einer Bauform des erfindungsgemäßen Horns.

Figur 1 zeigt in Kombination eine frontale Ansicht auf ein sogenanntes CD-Horn, wobei die Abkürzung CD für „constant direktivity", also eine konstante Richtwirkung in Bezug auf den abgegebenen Schall zu verstehen ist. In dieser vereinfachten Abbildung ist ein Übergang vom Hornhals zum Horntrichter bzw. dem Hornmund derart gestaltet, dass der trichterförmige Hornmund aus mehreren ebenen Seitenflächen mit unterschiedlicher Abwinklung gegenüber der Längsachse des

Horns zusammengesetzt ist. Ziel ist es, hierbei über den ge- samten genutzten Frequenzbereich gleichmäßig zu bündeln und somit den Klangcharakter im Vergleich beispielsweise zu einem Exponentialhorn weniger zu verändern. Das ebenfalls als Stand der Technik dargestellte Ex- ponentialhorn oder auch Expo-Horn ist in Figur 2 frontal und geschnitten dargestellt. Hier ist erkennbar, dass die Quer- schnittsfläche des Horns vom Hals ausgehend sich entsprechend einer Exponentialfunktion aufweitet. Es entsteht ein hyperbo- lischer Trichter mit zunehmender Abflachung zum Hornmund hin. Im länglichen und engen Hornhals werden hier die Wellenfronten stärker gekrümmt und es kommt zur Auslöschung und Reflexion, was den Klang negativ beeinflusst. In Figur 3 ist wiederum eine Kombination aus einer Frontalansicht mit einem Schnitt durch einen sogenannten Schlitzstrahler kombiniert. Hier ist ein Schallumlenkkörper unmittelbar vor den Schallwandler gesetzt und bewirkt eine Er- höhung des Schalldrucks sowie eine Ausrichtung des Schalls um- gelenkt um diesen Schallumlenkkörper in verengten Kanälen hin zum Hornmund bzw. zum Schallaustritt des Schlitzstrahlers. Nachteilig sind hierbei das unkontrollierte Abstrahlverhalten sowie Interferenzen bei insbesondere hohen Frequenzen. Schließlich ist zur Erläuterung des Standes der

Technik in Figur 4 ein weiterer Typ eines Horns frontal und geschnitten abgebildet. Es handelt sich hierbei um eine Horn- konstruktion, bei der der Schall vom Schallwandler ausgehend direkt in Umlenkkanäle geführt wird, die übereinander angeord- net eine Ausrichtung multidirektional bewirken. Beispielhaft ist hierfür im Stand der Technik die Patentveröffentlichung EP 1 358 651 A zu nennen, in der ein solches Lautsprecherhornsys- tem offenbart ist.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen nun in verschiedenen An- sichten das erfindungsgemäße SchallwellenleitSystem in Form eines Wave Guides oder Horns, welches unmittelbar vor einen Hochtöner als Schallwandler 9 gesetzt ist. Dieses setzt sich zusammen aus einem den Schall aufnehmenden Hornhals 7, der in einen Horntrichter 1 mit dem Schallaustritt in Form eines Hornmundes übergeht. Konstruktiv baut diese Lösung auf

„constant direktivity" Hörnern auf, da auch in dieser bei- spielhaften Bauform vorgesehen ist, verschiedene zur Längsach- se des Horns unterschiedlich abgewinkelte flächige Aufweitun- gen des Horntrichters 1 als Horntrichterflächen zu verwenden, wie dies in Figur 6 deutlich wird.

Figur 6 stellt hierbei einen Schnitt A-A durch den Horntrichter dar, wie dieser als Frontalansicht in Figur 5 dargestellt ist.

Figur 5 verdeutlicht in der Frontalansicht, dass ei- ne Segmentierung über den Querschnitt des Schalltrichters durch Segmentwände 10 erfolgt, die parallel vertikal überei- nander angeordnet sind. Durch diese Segmentwände 10 entstehen Schallfächer 2, die vertikal übereinander den Horntrichter 1 bis zum Hornmund segmentieren und somit eine Richtwirkung des Schalls bewirken. Es hat sich hierbei gezeigt, dass es für die Ausrichtung des Schalls insbesondere was die Überlagerungen bei der Anwendung in einem Line Array anbetrifft von Vorteil ist, die mit der oberen und unteren horizontalen Gehäusewan- dung abschließenden Schallfächer 2% durch verkleinerte Abstän- de der oberen und unteren horizontalen Gehäusewandung zu den Segmentwänden 10 dieser Schallfächer 2' mit geringerer Breite auszubilden.

Figuren 5 und 6 zeigen zudem in Draufsicht wie auch im Schnitt den Schallumlenkkörper 3, der eine Verlängerung ei- ner zentralen Trennwand 5 im Hornhals 7 bildet. In der vorge- legten Bauform weist der Hornhals 7 lediglich eine zentrale Trennwand 5 auf, die eine Segmentierung des Hornhalses 7 in zwei Schallkanäle 6.1 und 6.2 bewirkt.

Diese zentrale Trennwand 5 führt zum Schallumlenk- körper 3, der sich in einem sanft erweiternden Kurvenverlauf zur in etwa mittig angeordneten breitesten Stelle des Schall- umlenkkörpers aufweitet, um dann in etwa geradflächig zur Spitze 11 des Schal1umlenkkörpers 3 zusammenzulaufen. In der dargestellten Bauform ist der Schallumlenkkörper 3 tropfen- bzw. flammenförmig ausgebildet, wobei die obere und untere

Spitze ähnlich geformt ausgebildet sind. In einer nicht darge- stellten vorteilhaften Bauform ist die untere von der Trenn- wand 5 des Hornhalses 7 ausgehende Spitze des Schallumlenkkör- pers 3 deutlich länger gezogen als die ober flacher ausgebil- dete Spitze, die in den Hornmund des Horntrichters 1 führt, was zu einer vorteilhaften Umlenkung des Schalls um den Schallumlenkkörper 3 herum führt.

Dieser zentrale Schallumlenkkörper 3 überwindet hierbei Probleme, die klassische Hörner, wie CD- oder Expo- Hörner aufweisen, indem er den zentralen Peak der Schallabgabe eines offenen Horns in umgelenkten Schall umwandelt, der mul- tidirektional ausgerichtet ist. Dies führt zum einen zu einer Umlenkung, zu einer seitlichen, dem Verlauf des Horntrichters 1 folgenden Richtung, führt allerdings auch zu Schallanteilen, die sich an dem Schallumlenkkörper 3 entlang bewegen und somit in etwa zentral aus dem Hornmund des Horntrichters 1 austre- ten.

Schließlich sind auch Schallanteile vorhanden,, die sich zwischen diesen beiden Bereichen einer zentralen Abstrah- lung und einer seitlich abgelenkten Abstrahlung bewegen, indem sie entweder von den Horntrichterflächen 4 ablösend ausrichten oder von dem Schallumlenkkörper 3 entsprechend umgelenkt wer- den. Hier stellen die in Figur 6 exemplarisch eingezeichneten Richtungspfeile verschiedene Umlenkungen des Schalls im Horn- trichter 1 dar, In der Schnittzeichnung der Figur 6 verdeutlicht der

Blick auf die hinter dem Schallumlenkkörper 3 dargestellte Segmentwand 10, dass diese den Schallumlenkkörper 3 bei der vorliegenden Bauform der Figuren 5 bis 7 vollständig um- schließt. Dies wird auch aus Figur 7 in der seitlichen Ansicht deutlich, da hier der Schallumlenkkörper 3 als schraffierter Bereich dargestellt ist, der durch die Segmentwände 10 in die vorliegenden Schallfächer 2 untergliedert ist. Das heißt, die Schallfächer 2 umfassen den Schallumlenkkörper 3 vollständig.

Dies führt in der vorliegenden Bauform auch dazu, dass die Oberkante der Segmentwände in der Schnittfigur 6 nicht als gerade horizontale Linie ausgebildet ist sondern von etwas tiefer liegenden Seitenkanten 12 des Horntrichters 1 ausgehend zur Spitze 11 des Schallumlenkkörpers 3 etwas an- steigen.

Dies ist der wesentliche Unterschied zur weiteren dargestellten Bauform der Figuren 8 bis 11, da hier nun, wie in Figur 9 deutlich wird, der Schallumlenkkörper 3 über eine horizontal verlaufende obere Kante der Segmentwände 10 etwas herausragt. Dies wird auch in der seitlichen Darstellung 10 deutlich, da nun die über die Seitenkante 12 des Horntrichters 1 herausragende Spitze 11 des Schallumlenkkörpers 3 als unseg- mentiert dargestellt ist. Die Segmentwände 10 führen hierbei lediglich bis zur Seitenkante 12 des Horntrichters 1.

In der Darstellung des Schallverlaufs ergeben sich hierdurch erst einmal keine Änderungen, da diese weiterhin an den Wänden des Schalltrichters 1 wie auch um den Schallumlenk- körper 3 herum umgelenkt werden. Die Unterschiede in der Wir- kung der beiden Bauformen liegen darin, dass die in den Figu- ren 5 - 7 dargestellte Bauform gegenüber dieser etwas verein- fachten Bauform der Figuren 8 bis 11 Segmentwände aufweist, die bis zur Spitze des Schallumlenkkörpers verlaufen. Dies ist vorteilhaft, da sich diese Verlängerung positiv auswirkt auf mehr Wirkungsgrad und eine untere Trenn-Ankopplungsfrequenz zum Mitteltöner hin. Ebenso wird der Schall noch besser kon- trolliert gerichtet.

Die weitere Figur 11 zeigt einen Blick in den Ein- gang des Hornhalses 7, der entsprechend der abzudeckenden Schallwandler rund ausgebildet ist. So kann beispielsweise ein Hochtöner, auf dem der Hornhals aufgesetzt ist, vollständig abgedeckt werden und somit kein Verlust an Schallemission vor- liegen,

Es ist in dieser Bauform so, dass hier in relativ kurzer Strecke die Umwandlung der kreisrunden Aufnahme des Hornhalses 7 in den späteren viereckigen Querschnitt vorliegt. Hier ist diese Darstellung allerdings lediglich beispielhaft zu verstehen, da dieser Übergang kürzer aber auch länger aus- gebildet sein kann und somit einen sanfteren Übergang aus dem runden in den eckigen Querschnitt aufweisen kann. Wesentlich ist auch hierbei, dass zum einen der Schall vollständig aufge- nommen wird und zum anderen hier eine optimale Möglichkeit ei- ner verzerrungsfreien Entfaltung des Schalls in diesen Horn- halsübergang möglich ist.

Grundsätzlich kann diese erfindungsgemäße hornartige Neugestaltung eines Wave guides neben der angesprochenen An- Wendung in einem Line Array auch in anderen Lautsprecheranwen- dungen Verwendung finden. Im Line Array ist eine Anordnung mehrerer Lautsprecher mit diesen Wave guides übereinander in leicht gekrümmter Anordnung zueinander vorgesehen. Es sind aber auch Einzelanwendungen in Lautsprechern in Kombination insbesondere mit Bass-Schallwandlern oder auch bei entspre- chender größerer Bauform in Kombination mit nur einem Schall- wandler vorgesehen und zweckmäßig.

Claims

Patentansprüche

1. Schallwellenleitsystem (Wave guide) in Form eines Horns zur Übertragung akustischer Schallwellen, das mit einem

Schallwandler als Schallquelle zusammenwirkt und die Schallwellen ununterbrochen durchleitet und umlenkt ausge- hend von einer Hornhalsöffnung (13) mit kleinerer Endflä- che, die das dem Schallwandler zugewandte offene Ende des Horns bildet, zu einem Hornmund mit größerer gegenüber ei- nem Hornhals (7) aufgeweiteter Endfläche, der das entge- gengesetzte offene Ende des Horns bildet und die akusti- schen Schallwellen an die Umgebung abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass - der Hornhals (7) durch zumindest eine vertikale Trenn- wand (5) in zumindest zwei SchallKanäle (6.1 und 6.2) geteilt ist,

- wobei der Hornhals (7) in einen im Hornmund auslaufenden Horntrichter (1) übergeht, - in dem zentrail ein den Horntrichter (1) vertikal teilen- der und vom Hornhals (7) beabstandeter Schallumlenkkör- per (3) angeordnet ist,

- der als Fortsatz der Trennwand (5) von einer Unterkante (14) ausgeht, sich aufweitet und sich zum Hornmund hin wieder verjüngt, wobei die vertikal verlaufende Quer- schnittsfläche des Schallumlenkkörpers (3) an dessen breitester Aufweitung (16) quer zur Längsachse des Horns zumindest 80% der vertikal verlaufenden Querschnittsflä- che des Hornhalses (7) quer zur Längsachse des Horns am Übergang zum Horntrichter (1) aufweist,

- wobei zwischen Schallumlenkkörper (3) und Horntrichter (1) Führungskanäle (15) zur Umlenkung der akustischen Schallwellen ausgebildet sind,

- und der Horntrichter (1) zumindest teilweise durch hori- zontal verlaufende, am Schallumlenkkörper (3) anliegende

Segmentwände (10) in mehrere übereinander parallel ver- laufende Schallfächer (2) unterteilt ist.

2. Schallwellenleitsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Schallumlenkkörpers (3) quer zur Längsachse des Horns größer oder gleich der Quer- schnittsfläche des Hornhalses (7) quer zur Längsachse des Horns ausgebildet ist oder diese Querschnittsflächen ein Verhältnis von 1,2 : 1 aufweisen.

3. Schallwellenleitsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

- die horizontale Querschnittsfläche des Schallumlenkkör- pers (3) in Längsachse des Horns flammen- oder tropfen- förmig ausgebildet ist, - wobei die von der Trennwand (5) des Hornhalses (7) aus- gehende Aufweitung des Schalltrennkörpers (3) in etwa in einem progressiven Kurvenverlauf bis zur vollen Breite des Schallumlenkkörpers (3) erfolgt und nach der brei- testen Stelle zu einer Spitze (11) des Schalltrennkör- pers (3) am Hornmund zusammenläuft.

4. Schallwellenleitsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des von der Trennwand (5) des Hornhalses (7) ausgehenden Aufweitungsabschnitts bis zur vollen Breite des Schallumlenkkörpers (3) gemessen in Längsrichtung des Horns 1,5 bis 2,

5 mal die Länge des Verjüngungsabschnitts des Schalltrennkörpers (3) nach dessen breitester Stelle bis zu dessen Spitze (11) aufweist. b. Schallwellenleitsystem nach einem der vorangegangenen An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Horntrichter (1) in mehreren vertikalen Horntrich- terabschnittsf lächen (4) gegenüber der Längsachse des Horns aufgeweitet ausgebildet ist,

- wobei die Winkel dieser aufeinander folgenden Abschnitte gegenüber der Längsachse des Horns zunehmen bis etwa 70° zur stufenweisen Umlenkung der an der Horntrichterwan- dung geführten Schallanteile.

6. Schallwellenleitsystem nach einem der vorangegangenen An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontal verlaufenden, am Schallumlenkkörper (3) an- liegenden Segmentwände (10) bis zur zum Hornmund weisenden Spitze (11) des Schallumlenkkörpers (3) anliegend und die- sen vollständig einfassend ausgebildet sind oder die Spitze (11) des Schallumlenkkörpers (3) über die im Hornmund endende Oberkante der Segmentwände (10) hin- ausragend ausgebildet ist.

7. Schallwellenleitsystem nach einem der vorangegangenen An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hornhals (7) sich in seiner vertikalen Ebene von der Hornhalsöffnung (13) ausgehend zum Horntrichter (1) tra- pezartig aufweitend ausgebildet ist.

8. SchallwellenleitSystem nach einem der vorangegangenen An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest teilweise Unterteilung des Horntrichters (1) durch horizontal verlaufende, am Schallumlenkkörper (3) anliegende Segmentwände (10) mehrere übereinander parallel verlaufende Schallfächer (2) erzeugt, die aufgrund variie- render Abstände zwischen diesen Segmentwänden (10) unter- schiedlich breit ausgebildet sind,

9. SchallwellenleitSystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der oberen und unteren horizontalen Gehäusewandung abschließenden Schallfächer (2') durch verkleinerte Ab- stände der oberen und unteren horizontalen Gehäusewandung zu den diese Schallfächer (2’) abgrenzenden Segmentwänden (10) mit geringerer Breite ausgebildet sind.