DE2322499A1

DE2322499A1 - Lautsprecher

Info

Publication number: DE2322499A1
Application number: DE2322499A
Authority: DE
Inventors: Burton Adams Babb
Original assignee: BABBCO Ltd
Current assignee: BABBCO Ltd
Priority date: 1972-05-08
Filing date: 1973-05-04
Publication date: 1973-11-29
Also published as: SE389253B; NL7306417A; AU5539273A; FR2183910B3; JPS4955319A; FR2183910A1; US3953675A; GB1429996A; BE799235A; JPS5427136B2; CA986027A

Description

Bei der Erzeugung von akustischer Energie im Tonfrequenzbereich (20 Hz bis 20.000 Hz) mittels Lautsprechern ist es üblich geworden, solche Lautsprecher zu verwenden, die sowohl von der Vorderseite als auch der Hinterseite des Lautsprecherkonus akustische Energie abstrahlen. Um zu verhindern, daß niederfrequente akustische Energie, die von der Rückseite des Lautsprechers abgestrahlt wird, sich mit der von der Vorderseite abgestrahlten akustischen Energie interferierend überlagert und diese stört, wurde es üblich, ein Luftvolumen mit einem Gehäuse zu umschließen, daß aus ausreichend schweren Platten besteht, um diese Frequenzen abzublocken. Diese durch Masse wirksamen Gehäuse beruhen auf der Tatsache, daß ihre Wände so schwer sind, daß die nach hinten abgestrahlte niederfrequente akustische Energie die Wände nicht ausreichend beschleunigen kann, um akustische Energie zu übertragen. Da es wesentlich ist, daß das Luftvolumeri im Gehäuse ausreichend groß ist, um den

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Gegendruck auf den Lautsprecher unterhalb eines gewünschten maximalen Betriebswertes zu halten, mußten die äußeren Abmessungen des Gehäuses vergrößert werden, insbesondere auch deshalb, um die Wandstärke so zu erhöhen, daß die erforderliche Masse entstand. Die schweren Wandaufbauten erhöhen das Gesamtgewicht des Gehäuses, wodurch es schwierig, wenn nicht gar unmöglich wurde, ein derartiges Gehäuse auf einem üblichen Wandregal o.a. zu halten.

Eine weitere Schwierigkeit, die sich bei der Verwendung von derartigen massebeeinflußten Systemen gezeigt hat, besteht darin, daß das im Gehäuse befindliche Luftvolumen bei einer gegebenen Frequenz zu Resonanzen neigt. Tritt innerhalb des Gehäuses abgestrahlte akustische Energie der Resonanzfrequenz auf, wie dies bei einem massebeeinflußten Lautsprechersystem geschehen kann, so ergibt sich eine Störung der vom Lautsprechersystem abgestrahlten Signale. Um diesen Effekt zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, im Inneriraum des Lautsprechergehäuses Material anzuordnen, das'die nach hinten abgestrahlte akustische Energie im Bereich der Resonanzfrequenz des Gehäuses absorbiert, so daß die Resonanzeffekte ausgeschaltet werden. Obwohl der zusätzliche Einbau von akustischem Absorbtionsmaterial in das Gehäuse die unerwünschten Resonanzen dämpft, hat es den Nachteil, daß es die Energie im Nicht-Resonanzbereich herabsetzt und damit die Wirkung des gesamten Systems verschlechtert. 309848/0832

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Diese schlechtere Wirksamkeit beruht darauf, daß der durch Abstrahlung des Lautsprechers nach hinten im Lautsprechergehäuse erzeugte Schall sonst in einigen Fällen zurück durch den Lautsprecherkonus reflektiert und nach vorn abgestrahlt werden würde. Somit wird also die von der Vorderseite des Lautsprecherkonus abgestrahlte akustische Energie in allen Tonfrequenzbereichen verringert, da das Dämpfungsmaterial Energie aller Tonfrequenzen absorbiert.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen Lautsprecher und ein Lautsprechergehäuse zu schaffen, bei denen akustische Interferenzen ausgeschaltet sind.

Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß die übertragung von niederfrequenter akustischer Energie durch die Wände des Gehäuses verringert wird, ohne daß sehr dicke, massive Wände erforderlich wären.

Zu diesem Zweck wird ein Gehäuse verwendet, daß an den Kanten gehalterte Wände aufweist, deren Steifigkeit ausreicht, um niederfrequente akustische Energie nicht zu übertragen. Während die starren Wände zum Abblocken der niederfrequenten Energie verwendet werden, ist die Masse der Wand gering genug, um nach hinten abgestrahlte akustische Energie anderer Frequenzen gut durch die Wände zu übertragen, also auch akustische Energie

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im Bereich der Resonanzfrequenzen des Gehäuses. Durch diese übertragung werden die Schwierigkeiten infolge der Resonanz des Gehäuses vermieden, so daß nunmehr keine Auskleidung mit schallabsorbierendem Material erforderlich ist*

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Lautsprechergehäuse gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 2-2 aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung.eine Wand des Lautsprechergehäuses gemäß Fig. 1.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 aus Fig. 3.

Fig. 5 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Wand.

Fig. 6 zeigt in entsprechender Darstellung wie Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Wand.

Fig. 7 zeigt in perspektivischer Darstellung ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lautsprechergehäuses.

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mm C —

In den Figuren sind gleiche Bezugszeichen für gleiche oder entsprechende Teile verwendet.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein abgedichtetes Lautsprechersystem 10 mit einem akustischen Wandler und einem abgedichteten Gehäuse 12, das den hinteren Teil des Wandlers umgibt und ein kompressibles Luftvolumen einschließt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Wandler aus einem üblichen Lautsprecher 13» und das Gehäuse hat die Form eines hohlen Kubus. Höhe, Breite und Tiefe des Kubus sind gleich und haben die Abmessung "a". Es ist klar, daß selbstverständlxch auch andere Arten von Wandlern und andere Formen von Gehäusen verwendbar sind.

Das Gehäuse 12 besteht aus vier quadratischen Seitenwänden 14 und einer quadratischen Rückwand 16, die an ihren benachbarten Kanten über Flächen 18 verbunden sind, die unter 45° abgeschrägt wurden. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen diese Wände aus Styrol und sind mittels einer Klebstoffmischung aus 20 % Styrol und 80 % Toluol oder Methylenchlorid verbunden, die auf die Flächen 18 aufgebracht wird.

Zur Verdeutlichung des Aufbaues der Wände des Gehäuses gemäß der Erfindung ist die Seitenwand Ik im einzelnen in den Fig. 3 und ή dargestellt. Man erkennt, daß in diesem Ausführungsbeispiel die vier Seitenwände 14 und die Rückwand 16 gleiche Größe,

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gleiche Form und gleichen Aufbau haben. Wie vorstehend bereits erwähnt, hat die Wand 14 an ihren Kanten unter 45° abgeschrägte Flächen 18, um mittels dieser die Wände zu verbinden. Die Wand ist aus einer dünnen Membran 20 und einer Anzahl von einstückigen Rippen aufgebaut, die sich quer zu ihr erstrecken. In.dem dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen 5 Rippen 22 vollständig über die Wände, und eine zweite Gruppe von 5 Rippen 24 ist senkrecht zu den Rippen 22 gerichtet und führt ebenfalls über die Wände. Auf diese Weise haben die Wände eine geringe Dichte und sind trotzdem verhältnismäßig starr, so daß sie Wandablenkungen in Richtung senkrecht zur Wandebene widerstehen.

In einem anderen, in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Wandaufbau 14a aus einer dünnen Materialbahn 26 und einem getrennten Rippenaufbau 28 mittels eines entsprechenden Klebstoffes zusammengesetzt. Es sei darauf hingewiesen, daß bei diesem Aufbau des Gehäuses die Steife und die Dichte des die Bahn 26 bildenden Materials sich von denjenigen des Materials unterscheiden können, das den Rippenaufbau 28 bildet, wodurch beim Entwurf die akustischen Eigenschaften der Wand geändert werden können.

Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, kann ein üblicher Lautsprecher 13 an den freiliegenden abgeschrägten Flächen 18 der Seiten-

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wände Ik mittels angepaßter Flächen 30 des Rahmens 32 dieses Lautsprechers angebracht sein. Es ist klar, daß die Flächen 30 mittels eines geeigneten Klebstoffes oder anderen Befestigungseinrichtungen an den Wänden anbringbar sind. Der Lautsprecher 13 ist von allgemein bekannter Bauart und auf dem Markt erhältlich. Er hat ein kegelstumpfförmiges Element 3¹I zur Erzeugung von akustischer Energie, das mit einer elektromagnetischen Spule 36 gekoppelt ist und von dieser betrieben wird, so daß sich das Element 3k bei Erregung der Spule 36 mittels eines elektrischen Signals in Richtung der Pfeile hin und her bewegt, um akustische Wellen von der Vorderseite kO des Lautsprechers 13 sowie von der hinteren Seite k2 des Lautsprechers und in das Gehäuse 12 abzustrahlen. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird angenommen, daß das Lautsprechersystem 10 nur einen einzigen Lautsprecher 13 enthält. Es können jedoch auch mehrere Lautsprecher vorgesehen sein. Der Lautsprecher ist so angeordnet, daß die nach vorn abgestrahlte akustische Energie durch eine Lautsprecherabdeckung kk, üblicherweise aus Stoff, austritt, während die nach hinten abgestrahlte akustische Energie in den Innenraum des abgedichteten Gehäuses 12 gelangt. Die Lautsprecherabdeckung kk ist von üblicher, zu diesem Zweck bekannter Bauart.

Im Betrieb erzeugt der Lautsprecher 13 des Systems 10 im Tonfrequenzbereich sowohl nach vorn abgestrahlte als auch nach

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hinten abgestrahlte akustische Energie. Während die nach vorn abgestrahlte Energie voll vom System 10 abgegeben wird, muß die nach hinten abgestrahlte Energie zunächst durch die Wände des Gehäuses 12 hindurchtreten, bevor sie aus dem System 10 herausgelangt. Jede der Wände 14 und 16 ist in der beschriebenen Weise aufgebaut, wobei ihre Steife und ihr Widerstand gegen Ablenkungen rechtwinklig zur Wandebene ausreicht, um die übertragung von niederfrequenter Energie zu verhindern. Infolge der Steife der Wände wird die nach hinten abgestrahlte niederfrequente Energie im Gehäuse 12 zurückgehalten und nicht nach außen abgegeben, wodurch akustische Interferenzen verringert werden. Die Wände weisen außerdem jeweils Bereiche geringer Dichte bzw. Hohlräume zwischen den Rippen auf, die die Abstrahlung von Frequenzen oberhalb der niedrigen Frequenz durch die Wand ermöglichen. Auf diese Weise wird eine Anpassung der übertragungscharakteristik der Wände an die Lautsprecherempfindlichkeit erreicht.

Ein drittes Ausführungsbeispiel für eine Gehäusewand ist in Fig. 6 dargestellt. Diese Wand 46 stimmt in gewissen Merkmalen mit der Wand I¹J überein, da die Rippen 48 und 50 und die Membran 52 den Rippen 22 und 24 und der Membran 20 der Wand entsprechen. Zusätzlich ist jedoch in der Membran 52 eine Anzahl von Bohrungen 54 vorgesehen, und an der. den Rippen gegenüberliegenden Seite der Membran 52 ist eine dünne, die Bohrungen 54 bedeckende

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Materialbahn 56 angebracht. Diese Bahn 56 besteht aus dünnem Material, das die übertragung von hochfrequenter akustischer Energie gestattet. Dadurch, daß man die Bahn 56 so dünn wie möglich ausbildet, erreicht man, daß ihre Masse die übertragung von hochfrequenter Energie nicht nennenswert behindert.

Wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zu erkennen ist, ist die Bahn 56 an der Membran 52 befestigt und bedeckt diese vollständig. Es ist jedoch klar, daß die Bahn 56 auch nur die Bohrungen 5¹I und den Membranbereich nahe dieser Bohrungen bedeckend befestigt sein könnte. Es ist außerdem darauf hinzuweisen, daß die Stärke der Bahn 56 dadurch Grenzen hat, daß das Äußere des Lautsprechersystems gegen Durchlöcherung und Beschädigung während des Gebrauches geschützt sein muß.

In einem Ausführungsbeispiel hatten die Wände des verwendeten Gehäuses äußere Abmessungen von l6,5 cm χ l6,5 cm, und der Durchmesser des benutzten Lautsprechers betrug lM,0 cm. Die Wände bestanden aus Styrol und die Rippen und die Bahn hatten eine Dicke von 1,0 mm. Die Rippen waren 1,27 cm tief und hatten einen Abstand voneinander von 1,^2 cm. Es wurde errechnet, daß das Gehäusevolumen im Bereich von 1.000 Hz bis 2.000 Hz Resonanzerscheinungen zeigen müßte, doch wurden durch die Übertragungseigenschaften der Wände Resonanzen bei diesen Frequenzen vermieden.

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In Pig. 7 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines Lautsprechergehäuses 60 gemäß der Erfindung gezeigt, in dem der Lautsprecher unter einem Winkel von 20 bezüglich der Rückwand 62 befestigt ist.

Die Rückwand 62 und die Bodenwand 64 sind quadratisch und haben eine Kantenlänge von "b". Die obere Wand 66 ist rechteckförmig und hat eine Breite von "b" und eine Tiefe von "c", wobei der Wert von "c" infolge der Neigung der vorderen Wand 68 kleiner ist als derjenige von "b". Die Seitenwände 70 sind trapezförmig.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Außenseiten aller Wände 6k, 66 und 70 beschichtet sind, so daß das Gehäuse 60 auf irgendeine Fläche der Wände gestellt werden kann, um Energie über die Lautsprecherabdeckung 72 abzustrahlen.

Die Erfindung wurde vorstehend nur anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern für den Fachmann ergeben sich danach weitere Änderungen und Abwandlungen, die alle unter die Erfindung fallen.

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Claims

An .Sprüche

1. Lautsprecher mit einem akustischen Wandler mit einem sich bewegenden Element zur Erzeugung akustischer Energie sowie mit einem Gehäuse für den Wandler, das zusammen mit dem sich bewegenden Element eine im wesentlichen abgedichtete Kammer, bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen im wesentlichen starren Aufbau hat, um den Austritt von im Gehäuse erzeugter niederfrequenter akustischer Energie zu vermeiden, und daß im Gehäuse mindestens eine Anzahl von Bereichen geringer Masse vorgesehen sind, die die übertragung eines erheblichen Teils der akustischen Energie im Resonanzfrequenzbereich des Gehäuses ermöglichen.

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine dünne Wand enthält, die durch im allgemeinen senkrecht zur Wand gerichtete' Rippen verstärkt ist.

3. .Lautsprecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Wand verhältnismäßig große ebene Bereiche aufweist, die durch Rippen verstärkt sind.

4. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zusammen mit dem sich bewegenden Element eine im wesentlichen luftdichte Umhüllung mit einem vorbestimmten Volumen bildet, daß das Gehäuse mindestens eine an den

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Kanten abgestützte Platte aufweist, die eine Membran und eine Versteifung enthält, und daß die Versteifung der Membran eine solche Steife verleiht, daß die übertragung von akustischer Energie großer Wellenlänge vermindert wird und durch die Kantenabstützung Unter-Platten ausreichend geringer Masse gebildet werden, die die übertragung von akustischer Energie kürzerer Wellenlänge ermöglichen.

5. Lautsprecher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die akustische Energie größerer Wellenlänge in demjenigen Frequenzbereich liegt, der mit der außerhalb des Gehäuses erzeugten akustischen Energie störend interferieren würde.

6. Lautsprecher nach Anspruch ¹J oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die akustische Energie kürzerer Wellenlänge in demjenigen Frequenzbereich liegt, in dem keine störenden Interferenzen mit der außerhalb des Gehäuses erzeugten akustischen Energie gebildet werden, und in dem die durch die Gehäuseabmessung gegebenen Resonanzfrequenzen liegen.

7. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine Anzahl von ebener Platten aufweist, die eine Umhüllung mit einer öffnung bilden, über der der Wandler sie abdichtend befestigt ist, daß mindestens eine der Platten eine ebene Wand aufweist, deren Masse pro Flächeri-

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einheit die übertragung von akustischer Energie oberhalb
unterer Frequenzen gestattet und daß an der Wand Rippen
vorgesehen sind, die die Kantehbefestigung und die Versteifung der Wand bewirken, um die übertragung von niederfrequenter akustischer Energie durch die Wand zu verringern.

8. Lautsprecher nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet, daß eine der Platten kantengehaltert ist.

9. Lautsprecher nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen eine erste Gruppe paralleler, im Abstand
voneinander angeordneter Rippen, die sich über die Wand
erstrecken, und eine zweite Gruppe paralleler, im Abstand voneinander verlaufende Rippen bilden, die sich senkrecht zur ersten Gruppe über die Wand erstrecken.

10. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 7 bis 9> dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Platten unter 45° abgeschrägt sind und daß die Platten über diese abgeschrägten Flächen miteinander verbunden sind.

11. Lautsprecher nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Platten eine Anzahl von im Abstand voneinander liegender Hohlräume an ihrer Innenfläche aufweist, die das Gewicht der Wand verringert und das Volumen des Hohlraumes vergrößert.

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12. Plattenelement zur Sperrung von niederfrequenter akustischer Energie und zur übertragung von akustischer Energie anderer Tonfrequenzen, gekennzeichnet durch eine Halterung und durch eine ebene, nicht poröse Wand, die mit ihren Kanten an der Halterung befestigt ist, wobei die Wand eine Masse pro Flächeneinheit aufweist, die gering genug ist, um die übertragung der gewünschten Frequenzen zu ermöglichen, und wobei Versteifungen vorgesehen sind, um der Wand eine zusätzliche, ausreichende Steife zu geben, durch die die übertragung 'von niederfrequenter akustischer Energie verhindert wird.

13· Plattenelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand in ihrer Oberfläche eine Anzahl von im Abstand voneinander liegender Vertiefungen aufweist.

14. Plattenelement nach Anspruch 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungen Rippen enthalten, die an der Wand befestigt sind.

15· Plattenelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen fest mit den Kanten der Platten verbunden sind.

16. Plattenelement nach Anspruch 14 oder 15> dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippen quer über die Oberfläche der ebenen Wand erstrecken.

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17· Plattenelement nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand aus einem ersten, verhältnismäßig flexiblen Material besteht, dessen Masse pro Flächeneinheit die Übertragung von Energie mit Frequenzen oberhalb der niederfrequenten akustischen Energie gestattet, und daß die die Versteifung bildenden Rippen aus einem zweiten Material bestehen, das steifer ist als das erste Material.

su:kö

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