DE10008356B4

DE10008356B4 - Speaker for cylindrical sound radiation

Info

Publication number: DE10008356B4
Application number: DE10008356.0A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2017-07-06
Anticipated expiration: 2020-02-24
Also published as: DE10008356A1

Abstract

Lautsprecher zur zylindrischen Schallabstrahlung bezüglich einer Vertikalachse bestehend aus einem Gehäuse, in dem in einer vertikalen Mitteltieftonzeile Mitteltieftonlautsprecher angeordnet sind, wobei zwischen zwei gleichartigen Mitteltieftonlautsprechern in dem Gehäuse eine stehende Welle entsteht und zwischen den zwei gleichartigen Lautsprechern eine Passivmembran angebracht ist, die nach dem Bassreflexprinzip gegen die Phase der stehenden Welle schwingt, und einem davon separaten zeilenförmigen Mittelhochtongehäuse, in dem in einer vertikalen Hochtonzeile Mittelhochtöner und Hochtöner abwechselnd angeordnet sind, wobei das Mittelhochtongehäuse vertikal vor der Mitteltieftonzeile angeordnet ist und an seiner Rückseite geschlossen ist.Speaker for cylindrical sound radiation with respect to a vertical axis consisting of a housing in which are arranged in a vertical Mitteltiefenonzeile Mitteltiefenonlautsprecher, wherein between two similar mid-woofers in the housing a standing wave is created and between the two similar speakers a passive membrane is mounted, the bass reflex principle against the phase of the standing wave oscillates, and one of them separate line-shaped mid-high range, in which are arranged in a vertical tweeter row midrange tweeter and tweeter, wherein the mid-high housing is arranged vertically in front of the Mitteltieftonzeile and is closed at its rear.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher zur zylindrischen Schallabstrahlung bezüglich einer Vertikalachse. The invention relates to a speaker for cylindrical sound radiation with respect to a vertical axis.

In der Lautsprechertechnik wird dies mit Hilfe von Zeilenstrahlern gelöst, wobei die vertikale Ausdehnung der Membran die Horizontale um ein Mehrfaches überschreitet, so dass die physikalische Bedingung für ein gleichmäßiges Rundstrahlverhalten (Membrangröße = kleiner als die Wellenlänge der höchsten Frequenz) in der horizontalen Ausdehnung der Membran erhalten bleibt. In loudspeaker technology, this is achieved by means of line radiators, wherein the vertical extent of the membrane exceeds the horizontal by a multiple, so that the physical condition for a uniform omnidirectional behavior (membrane size = smaller than the wavelength of the highest frequency) in the horizontal extension of the membrane preserved.

Die nachveröffentlichte DE 198 44 552 A1 zeigt eine Lautsprecheranordnung, bei der in einem gesonderten Gehäuse für die Mittelhochtonwiedergabe in einer Mittelhochtonzeile Mittelhochtöner und Hochtöner abwechselnd angeordnet sind. Dieses Gehäuse wird vor einer Mitteltieftonzeile mit Mitteltief- bzw. Tieftönern, die in einem weiteren Gehäuse angeordnet sind, platziert. The post-published DE 198 44 552 A1 shows a speaker assembly in which are arranged in a separate housing for mid-high-frequency playback in a mid-high range midrange tweeter and tweeter alternately. This housing is placed in front of a mid-woofer line with mid-woofers arranged in another housing.

Bei den aus der Patentanmeldung DE 44 26 995 A1 bekannten Lautsprecheranordnungen sind Mitteltief- und Hochtonlautsprecher in einer vertikalen Zeile abwechselnd montiert, wobei eine Abstrahlung gerader Schallwellenfronten erreicht wird. Mit solchen Lautsprecheranordnungen kann zur Zeit allerdings nur der Frequenzbereich oberhalb von 1000–2000 Hz. abgedeckt werden, wenn die Wiedergabe über elektro- oder magnetostatische Lautsprecher erfolgen soll. Bei niedrigeren Übergangsfrequenzen müssen jedoch größere Einheiten von Mittelhochtonstrahlern verwendet werden, da die erforderliche Membrangröße mit abnehmender Frequenz zunimmt. In the case of the patent application DE 44 26 995 A1 known loudspeaker arrangements medium and high speakers are alternately mounted in a vertical line, with an emission of straight sound wave fronts is achieved. With such loudspeaker arrangements, however, only the frequency range above 1000-2000 Hz can be covered at present, if the reproduction is to take place via electrostatic or magnetostatic loudspeakers. However, at lower crossover frequencies, larger units of mid high frequency radiators must be used because the required membrane size increases with decreasing frequency.

Die Patentanmeldung DE 42 19 689 A1 zeigt einen Lautsprecher, der durch die besondere Anordnung eine gleichmäßige Abstrahlung in der Vertikal- sowie in der Horizontalebene aufweist. Ein Nachteil dieser Ausführung besteht im ungleichen Abstand der einzelnen Lautsprecher zum Zuhörer, eine Entstehung von Interferenzen muss bei dieser Einrichtung toleriert werden. The patent application DE 42 19 689 A1 shows a speaker, which has a uniform radiation in the vertical and in the horizontal plane by the particular arrangement. A disadvantage of this design is the unequal distance between the individual speakers to the listener, a generation of interference must be tolerated in this device.

Eine in der Patentanmeldung DE 34 37 175 A1 gezeigte Lautsprecheranordnung besteht aus einem 3-Wege System in Zeilenanordnung, wobei in horizontaler Achse keine Interferenzen auftreten können. In vertikaler Ebene muss jedoch mit dem üblichen Auftreten von Interferenzen gerechnet werden. Eine genaue Ausrichtung der Hauptmaxima auf den Zuhörer ist bei dieser Anordnung nur durch Drehen des ganzen Gehäuses möglich. One in the patent application DE 34 37 175 A1 shown loudspeaker arrangement consists of a 3-way system in a row arrangement, wherein in the horizontal axis no interference can occur. In the vertical plane, however, the usual occurrence of interference must be expected. An exact alignment of the main maxima on the listener is possible with this arrangement only by turning the whole case.

Eine weitere Lautsprecheranordnung in Zeilenform wird in der Patentanmeldung EP 0 295 971 A1 , 2 gezeigt. Dabei wird ein separates Gehäuse vor zwei nebeneinanderliegenden Lautsprecherzeilen frei aufgehängt, in dem eine weitere Lautsprecherzeile montiert ist. Diese Anordnung erreicht in der vertikalen Maxima eine gute Homogenität der Wiedergabe, leider rufen die nebeneinanderliegenden Zeilen starke Interferenzen im Rundstrahlverhalten hervor, so dass der Lautsprecher direkt auf den Zuhörer ausgerichtet werden muss. Another loudspeaker arrangement in line form is disclosed in the patent application EP 0 295 971 A1 . 2 shown. In this case, a separate housing is suspended freely in front of two adjacent rows of speakers, in which a further speaker line is mounted. This arrangement achieves a good homogeneity of the reproduction in the vertical maxima, unfortunately the adjacent lines cause strong interferences in the omnidirectional behavior, so that the loudspeaker has to be aligned directly with the listener.

Die annähernd perfekte Zeilenanordnung wird in der Patentanmeldung WO 98/07 297 A1 gezeigt. Diese Lautsprecheranordnung erreicht eine weitestgehend interferenzfreie Wiedergabe in der vertikalen Maxima. Dabei sind die vor den Tieftönern aufgehängten Mittelhochtöner allerdings nicht drehbar gelagert. Bei geringfügigen Einstellungen des Abstrahlwinkels muss auch hierbei das Gehäuse gedreht werden. Ein weiterer Nachteil besteht in dem weit überlappenden Frequenzbereich der beiden Lautsprechergruppen, wobei der abgestrahlte Schall der Tieftöner dann an der Mittelhochtonzeile reflektiert wird. The approximately perfect row arrangement is disclosed in the patent application WO 98/07 297 A1 shown. This loudspeaker arrangement achieves a largely interference-free reproduction in the vertical maxima. However, the midrange tweeters suspended from the woofers are not rotatably mounted. If the beam angle is slightly adjusted, the housing must also be rotated. Another disadvantage is the far overlapping frequency range of the two speaker groups, the radiated sound of the woofer is then reflected on the mid-high line.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorher im zweiten Absatz beschriebenen Strahlereinheiten in Lautsprechern, wie in DE 44 26 995 A1 gezeigt, zu integrieren, wobei auch hierbei die dort angewendete abwechselnde Montage von Mitteltief- bzw. Mittel- und Hochtonlautsprechern zur Anwendung kommen kann. The invention is based on the object previously described in the second paragraph radiator units in speakers, as in DE 44 26 995 A1 shown here, whereby here also applied there alternating mounting of mid-low and mid and high speakers can be used.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, dass die in einer Zeile montierten Mittel- und Hochtoneinheiten mittels eines rückwärtig geschlossenen, zeilenförmigen Gehäuses vor den Mitteltief- bzw. Tieftönern ebenfalls vertikal, wie z. B. einer Tieftonzeile der vorher genannten Offenlegungsschrift DE 44 26 995 A1 , angeordnet werden. Dabei muss die Breite des Gehäuses kleiner sein als die Wellenlänge der Übergangsfrequenz zwischen Tief- und Mittelhochtonkanal. Besonders vorteilhaft sind hierbei rückwärtig runde oder spitz (prismenförmige) zulaufende Gehäuse, da so der Luftwiderstand stark gemindert wird und die Tief- bzw. Mitteltieftoneinheiten und Mittelhochtoneinheiten so gut einander angenähert werden können, so dass der Phasenversatz gering bleibt. This object is inventively achieved in that the mounted in a row middle and high units by means of a rear closed, line-shaped housing before the Mitteltief- or woofers also vertical, such as. B. a bass line of the aforementioned publication DE 44 26 995 A1 , to be ordered. The width of the housing must be smaller than the wavelength of the transition frequency between low and mid high tone channel. Particularly advantageous in this case are rearward round or pointed (prismatic) tapered housings, since the air resistance is greatly reduced and the low or mid-range units and mid-high units can be so closely approximated, so that the phase offset remains low.

Einen weiteren Vorteil erzielt man durch 360° drehbare Mittelhochtonzeilen, wodurch das Einstellen eines optimalen Abhörwinkels vom Zuhörer vorgenommen werden kann. Bei Nichtbenutzung des Lautsprechers kann so die Mittelhochtoneinheit um 180° gedreht werden, wodurch der Lautsprecher verschlossen werden kann und die Mittelhochtonsysteme vor einer Beschädigung geschützt sind. Schallwandverkleidungen können somit entfallen. Zur Unterdrückung von Kanteninterferenzen sollten die Strahlereinheiten in der Mittelhochtonzeile ungleiche Abstände zu den Längsseiten haben, wie z. B. ein Verhältnis von 1:1,5. A further advantage is achieved by means of 360 ° rotatable mid-high lines, whereby the setting of an optimal listening angle can be made by the listener. When the speaker is not in use, the center tweeter unit can be turned through 180 °, which closes the speaker and protects the midrange speakers from damage. Baffle panels can thus omitted. To suppress edge interference, the emitter units in the mid-high line should have unequal distances to the long sides, such as, for example. B. a ratio of 1: 1.5.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen in der Erhaltung des Prinzips der Abstrahlung von zylindrischen Schallwellen mit Vertikalachse, da so ein interferenzfreies Rundstrahlverhalten bei gleichzeitiger Eliminierung der rückwärtigen Abstrahlung von Schallanteilen auf die Tieftonzeile und umgekehrt gewährleistet ist, weiterhin in der Möglichkeit zur Einstellung eines optimalen Abhörwinkels, wobei die Platzierung des Lautsprechers wesentlich unkritischer ist, und zudem in einer leichteren Handhabung bei Nichtbenutzung mit verbesserter Ästhetik. The advantages achieved by the invention consist in the preservation of the principle of the emission of cylindrical sound waves with vertical axis, as an interference-free omnidirectional behavior while eliminating the rearward radiation of sound components on the bass line and vice versa is ensured, further in the possibility of setting an optimal listening angle where the placement of the speaker is much less critical, and also easier to handle when not in use, with improved aesthetics.

Der Vorteil eines zylindrisch abstrahlenden Lautsprechers besteht hauptsächlich in der Abstrahlung einer geraden Wellenfront, bei der in der Vertikalachse keine örtlichen Sprünge der Schallquelle aufkommen, wie es bei Zweiwege-, Dreiwege- und sonstigen Mehrwegelautsprechern der Fall ist. Dieser Effekt tritt umso stärker auf, je höher die Flankensteilheit der verwendeten Frequenzbereiche ist. Auch bei Mehrwegelautsprechern, bei denen die einzelnen Systeme mit geringstmöglichem Abstand zueinander angeordnet sind, ergeben sich geringe örtliche Sprünge der Schallquelle, weil die Membranen sehr unterschiedliche Abmessungen haben. Außerdem verändern sich die Abstrahlebenen solcher Konstruktionen im Rundstrahlverhalten. The advantage of a cylindrically radiating loudspeaker consists mainly in the emission of a straight wavefront, in which no local jumps of the sound source occur in the vertical axis, as is the case with two-way, three-way and other reusable loudspeakers. This effect occurs more strongly the higher the slope of the frequency ranges used. Even with Mehrwegelautsprechern, in which the individual systems are arranged with the least possible distance from each other, there are small local jumps of the sound source, because the membranes have very different dimensions. In addition, the abstract levels of such constructions change in the omnidirectional behavior.

Ziel der Erfindung war, eine Lautsprecheranordnung zu finden, die möglichst viele akustische Vorteile in sich vereinigt. Selbst ein Entzerrer (Equalizer) für den Frequenzgang ist bei diesem Lautsprecher nicht erforderlich, da spezielle Beschleuniger die Luftbewegungen bei kleinen Membranhüben auf dem notwendigen Niveau halten. Schallleitbleche vermeiden Klangverfälschungen durch Schallverkleidungen oder benachbarte Wände. Der Gehäuseaufbau und die Einbauten wirken mit der Trennfrequenz zusammen und unterbinden Resonanzen. Die am Ende mit Schaumgummidämpfern abgeschlossene Transmissionslinie entlüftet das Gehäuse und unterstützt die Membranbewegungen des Mitteltieftonsystems. Zusätzliche Synchronmembranen zwischen je zwei Mitteltieftönern erzwingen ein gleichphasiges Schwingen der Lautsprecher im Tieftonbereich. Durch die Übergangsfrequenz und zeilenförmig platzierte Lautsprecher, können alle Lautsprecher wie eine Membran phasengleich abstrahlen. Die bei Elektrostaten auftretenden Partialschwingungen durch die Membran überlaufenden Schallwellen, die sich in ihrer Fläche mehrmals teilen, sind ausgeschlossen. The aim of the invention was to find a speaker assembly that combines as many acoustic advantages in itself. Even an equalizer (equalizer) for the frequency response is not required with this speaker, as special accelerators keep the air movements at small membrane strokes on the necessary level. Sound baffles avoid distortions of sound due to sound cladding or adjacent walls. The housing construction and the internals interact with the cut-off frequency and suppress resonances. Ended with foam rubber dampers, the transmission line vents the housing and supports the membrane movements of the mid-bass system. Additional synchronous diaphragms between each two midrange drivers force in-phase oscillation of the speakers in the bass range. Due to the crossover frequency and line-shaped loudspeakers, all speakers can radiate in phase like a membrane. The partial waves that occur during electrostatics through the membrane overflowing sound waves that divide several times in their area are excluded.

Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and will be described in more detail below.

Es zeigen: Show it:

1 Lautsprecher, offen und verschlossen, in spiegelbildlichem Aufbau. 1 Loudspeaker, open and closed, in mirror-image construction.

2 Außenhülle links mit Luftwegdarstellung, Anordnung der Synchronmembran. 2 Outer shell left with airway representation, arrangement of the synchronous diaphragm.

Das verwendete Gehäuse ist als Transmissionslinie ausgelegt. The housing used is designed as a transmission line.

Sie wird für den reflexionsfreien Innenausbau und zur Belüftung benutzt. 2 zeigt den Luftweg und eine Detailzeichnung der Anordnung der Synchronmembran. Beim Einschwingen des Lautsprechers läuft die Druckwelle zuletzt gegen Schaumgummidämpfer an der Frontplatte, die nach außen offen sind. Somit ist die Druckwelle vernichtet und der Innendruck der Außenluft angeglichen. Der Druckanstieg beim Einschwingen des Lautsprechers ist wesentlich geringer als bei geschlossenen Gehäusen, Baßreflex oder ähnlichen Konstruktionen. Die im Gehäuse schnellere Welle dringt durch die Dämpfungselemente nach außen, während die Außenluft wegen des wesentlich niedrigeren Druckes nur wenig eindringen kann. Der so erhaltene Summengleichdruck bewirkt die zur Amplitude angepasste Membranbelastung, bei der die gesamte Membran im Rückwärtsschwingen gestützt wird. Da durch Fertigungsstreuungen die Eigenresonanz der Lautsprecher um ca. 10% differiert, bleibt durch die verschobenen Resonanzwiderstandsspitzen eine Zeitdifferenz, in der einem Lautsprecher mehr Leistung zugeführt wird, wenn dieser das Widerstandsmaxima durchlaufen hat. It is used for anechoic interior finishing and ventilation. 2 shows the airway and a detailed drawing of the arrangement of the synchronous diaphragm. When the loudspeaker starts to oscillate, the pressure wave last runs against foam rubber dampers on the front panel, which are open to the outside. Thus, the pressure wave is destroyed and the internal pressure of the outside air equalized. The pressure increase when settling the speaker is much lower than in closed cases, bass reflex or similar constructions. The faster shaft in the housing penetrates through the damping elements to the outside, while the outside air can penetrate only slightly because of the much lower pressure. The summation equilibrium pressure thus obtained causes the amplitude adapted membrane loading, in which the entire membrane is supported in the backward swinging. Since the self-resonance of the loudspeakers differs by approximately 10% due to manufacturing variations, the shifted resonance resistance peaks leave a time difference in which more power is supplied to a loudspeaker when it has passed through the resistance maxima.

Somit ist zwischen zwei Lautsprechern eine Passivmembran angeordnet, die durch die stehende Welle zwischen den Lautsprechern angetrieben wird. Im Ausführungsbeispiel wird die Erfindung in einer offenen Schallführung angewendet, wobei im Gehäuse Kammern mit einer Öffnung zur eigentlichen Schallführung vorhanden sind. Da mit der Synchronmembran nur jeweils zwei Lautsprecher synchronisiert werden können, muss eine größere Lautsprechergruppe zu je zwei in einem Gehäuse aufgeteilt werden. Thus, a passive membrane is disposed between two speakers, which is driven by the standing wave between the speakers. In the exemplary embodiment, the invention is applied in an open sound guide, wherein chambers with an opening for the actual sound conduction are present in the housing. Since only two loudspeakers can be synchronized with the synchronous diaphragm, a larger group of loudspeakers must be split into two housings each.

2 zeigt das Funktionsprinzip. Die Synchronmembran (Passivmembran) schwingt nach dem Bassreflexprinzip gegen die stehende Welle und zwingt so die Lautsprecher zum gleichphasigen Schwingen. Die Innenwände des Gehäuses sind mit 3 mm dickem Schaumgummi beklebt. Die teils konische Gehäuseform und zusätzliche Dämpfer hinter den Lautsprechern gewähren einen reflexionsfreien Innenraum. Die Frequenzaufteilung zwischen Hoch- und Tiefton ist dem Innenraum angepaßt: 2500 Hz = 13,6 cm Wellenlänge. 2 shows the functional principle. The synchronous diaphragm (passive diaphragm) oscillates according to the bass reflex principle against the standing wave, forcing the loudspeakers to oscillate in phase. The inner walls of the housing are covered with 3 mm thick foam rubber. The partly conical housing shape and additional dampers behind the loudspeakers provide a reflection-free interior. The frequency distribution between high and low tones is adapted to the interior: 2500 Hz = 13.6 cm wavelength.

Claims

Speaker for cylindrical sound radiation with respect to a vertical axis consisting of a housing in which are arranged in a vertical Mitteltiefenonzeile Mitteltiefenonlautsprecher, wherein between two similar mid-woofers in the housing a standing wave is created and between the two similar speakers a passive membrane is mounted, the bass reflex principle against the phase of the standing wave oscillates, and one of them separate line-shaped mid-high range, in which are arranged in a vertical tweeter row midrange tweeter and tweeter, wherein the mid-high housing is arranged vertically in front of the Mitteltieftonzeile and is closed at its rear.

A loudspeaker according to claim 1, characterized in that the middle high-frequency housing is arranged in front of the low-frequency line by means of a rotating or swiveling device and a displacement device for aligning the mid-high-frequency housing on a listener and closing the Mitteltieftongehäuses when not using the speaker.

Loudspeaker according to one of the preceding claims, characterized in that the loudspeakers of the mid-tone line and the mid-high line are arranged asymmetrically to the front panel of the mid-woofer housing.

Loudspeaker according to one of the preceding claims, characterized in that the middle high-frequency housing is prismatic in horizontal cross-section.