DE3414407C2

DE3414407C2 - Anordnung von Schallwandlern in einer Schallführung, insbesondere für Lautsprecherboxen

Info

Publication number: DE3414407C2
Application number: DE3414407A
Authority: DE
Inventors: Jürgen 6804 Ilvesheim Quaas
Original assignee: Individual
Current assignee: Quaas Juergen 6912 Dielheim De
Priority date: 1984-04-17
Filing date: 1984-04-17
Publication date: 1986-02-20
Also published as: DE3587425D1; EP0158978A3; US4805221A; DE3414407A1; EP0158978B1; EP0158978A2; ATE91211T1; JPS61147700A

Abstract

Die Erfindung betrifft den Einbau von Schallwandlern in eine Schallführung, insbesondere für Lautsprecher, vorzugsweise für Lautsprecherboxen und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Körperschallübertragung von den Schallwandlern auf die Schallführung verhindert wird. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Lautsprecherboxen für HiFi im privaten und professionellen Bereich. Sie zeigt die Möglichkeit auf, wie man durch ein spezielles Konstruktionsprinzip die akustischen Eigenschaften einer Lautsprecherbox verbessern kann. Die Beseitigung störender Schwingungen von Schallführung und Gehäuse ist das Ziel des vorgestellten Konstruktionsprinzips, das sich wie folgt beschreiben läßt: Die Chassis der Schallwandler werden in einer Weise auf der Schallführung angeordnet und mechanisch miteinander verbunden, daß sich ihre dynamischen Kräfte auf die Schallführung zu Null kompensieren. Dadurch wird der Körperschall der Schallwandlerchassis auf die Schallführung und das Gehäuse nicht übertragen und muß somit auch nicht gedämpft werden. Neben der erstrebten Verbesserung der Wiedergabequalität wird auch eine Senkung des Aufwands für Schallführung und Gehäuse erreicht.

Description

Schallwandler auf die Schallführung am Einbauort Es ist üblich, die Aufgabe technisch dadurch zu lösen,

durch dynamische Gegenkräfte kompensiert wer- daß man für Schallfuhrung und Gehäuse genügend dik- °"^εη· 10 ke Wandstärken vorsieht, Verstrebungen und Verstei-

2. Anordnung von Schailwandlern in einer Schall- fungen anbringt und/oder ein Material wählt, das eine führung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, hohe innere Dämpfung aufweist Beispiele hierfür sind daß die Schallwandler mechanisch miteinander ver- Lautsprecherboxen aus Beton, Marmor, Keramik, bunden und elektrisch so beschaltet sind, daß die Acrylglas und Aluminium. Es sind auch mehrschichtige dynamischen Kräfte ihrer Chassis auf die Schallfüh- 15 Gehäuse nach dem Sandwich-Prinzip bekannt, deren rung sich über diese mechanische Verbindung ge- Zwischenschicht ein hochdämpfendes Material wie z. B. genseitig kompensieren. Sand enthält

3. Anordnung von Schallwandlern in einer Schall- Nachteilig bei allen diesen Konstruktionen ist, daß führung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch ge- der Aufwand für Material und Verarbeitung relativ kennzeichnet, daß diese mechanische Verbindung 20 hoch ist, dementsprechend hohe Kosten erzeugt und der Schallwandler miteinander in der Länge einstell- schließlich zu schweren, unhandlichen Lautsprecherbo-^Dar '^st xen führt Die Nachteile sind um so gravierender, je

4. Anordnung von Schallwandlern in einer Schall- größer und verzerrungsärmer die Lautsprecherbox ausführung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge- gelegt werden soll. Ist die Schallführung nicht steif gekennzeichnet, daß einer der Schallwandler nur zur 25 nug, oder ist der Schallwandler über ein dämpfendes Kompensation des Körperschalls des schallabstrah- Material mit der Schallführung verbunden, kommt es lenden Wandlers dient und selbst keinen Schall in die außerdem zu einer Verschlechterung des Impulsverhaläußere Umgebung abstrahlt tens und des Wirkungsgrades.

5. Anordnung von Schallwandlern in einer Schall- Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Insbesondeführüng nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, 30 re hat die Erfindung es sich zur Aufgabe gemacht, ein daß der nicht schallabstrahlende, nur zur Kompensa- universell anwendbares Konstruktionsprinzip für Lauttion dienende Wandler, seiner Aufgabe speziell an- sprecherboxen zu finden, das unabhängig vom Typ des gepaßt ist und insbesondere statt einer Membran Schallwandlers und der Schallführung durch Schwineine konzentrierte bewegte Masse enthält. gungen des Gehäuses und der Schallführung verursach-

6. Anordnung von Schallwandlern in einer Schall- 35 te Verzerrungen ausschließt und dabei mit einem Miniführung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge- mum an Aufwand für Schallführung und Gehäuse auskennzeichnet, daß die Unterschiede in der Dynamik kommt

zwischen den sich kompensierenden Wandlern mit- Die Erfindung geht davon aus, daß der Körperschall

tels geeigneter akustischer und/oder elektrischer von Schallwandlern die Schallführung und das Gehäuse

Maßnahmen korrigierbar sind. 40 erheblich mehr zum Mitschwingen anregt als der Luft-

7. Anordnung von Schallwandlern in einer Schall- schall und löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß bei führung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge- einer Anordnung von Schailwandlern der eingangs gekennzeichnet, daß die sich gegenseitig kompensie- nannten Gattung die dynamischen Kräfte der Chassis renden Wandler und gegebenenfalls die dazugehöri- der mindestens zwei Schallwandler auf die Schallfühgen Meß-und Korrektureinrichtungen zu einer Ein- 45 rung am Einbauort durch dynamische Gegenkräfte heu integriert sind, die einen neuen, körperschallfrei- kompensiert werden.

en Schallwandler darstellt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Anordnung dadurch gekennzeichnet,

daß die Schallwandler mechanisch miteinander verbun-

50 den und elektrisch so beschaltet sind, daß die dynami-

_._.., , ... sehen Kräfte ihrer Chassis auf die Schallführung sich

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Schall- über diese mechanische Verbindung gegenseitig kom-

wandlern in einer Schallführung, insbesondere für Laut- pensieren.

sprecherboxen. Ej_{ne we}itere bevorzugte Ausführungsform ist da-

Zweck der Erfindung ist es, die Wiedergabequalität 55 durch gekennzeichnet, daß diese mechanische Verbin-

von Lautsprecherboxen durch Beseitigung störender dung der Schallwandler miteinander in der Länge ein-

Schwingungen von Schallführung und Gehäuse zu ver- stellbar ist.

^bessern· Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform

Lautsprecherboxen haben bekanntlich die Aufgabe, dient einer der Schallwandler nur zur Kompensation

elektrische Signale in akustische nach gegebenen Quali- 60 des Körperschalls des schallabstrahlenden Wandlers

tätskritenen umzuwandeln. Eines dieser Kriterien ist und strahlt selbst keinen Schall in die äußere Umgebung

das Maß der Verzerrungen, die bei der Übertragung ab.

entstehen. Um ein Minimum an Verzerrungen zu errei- Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfin-

chen, dürfen Schallfuhrung und Gehäuse einer Laut- dungsgemäßen Anordnung ist dadurch gekennzeichnet,

sprecherbox selbst nicht als Schallquelle wirken, d. h. 65 daß der nicht schallabstrahlende, nur zur Kompensation

sich durch die vom Schallwandler erzeugten Schwin- dienende Wandler seiner Aufgabe speziell angepaßt ist

gungen nicht zum Mitschwingen anregen lassen. und insbesondere statt einer Membran eine konzen-

Unter dem hier und im folgenden benutzten Begriff trierte bewegte Masse enthält.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Unterschiede in der Dynamik zwischen den sich kompensierenden Wandlern mittels geeigiieter akustischer und/oder elektrischer Maßnahmen korrigierbar.

Schließlich ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfitidungsgemäßen Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenseitig kompensierenden Wandler und gegebenenfalls die dazu gehörigen Meß- und Korrektureinrichtungeu zu einer Einheit integriert sind, die einen neuen, körperschallfreien Schallwandler darstellt

Erfindungsgemäß wird die Übertragung des Körperschalls des oder der Schallwandler auf Schallführung und Gehäuse verhindert und folglich die gewünschte Reduzierung des Aufwandes für Schallführung und Gehäuse erreicht

Die technische Realisierung der Erfindung erfolgt dadurch, daß zwei Schallwandler so angeordnet werden, daß die Bewegungsrichtungen der Schwerpunkte ihrer Membranen auf einer Geraden liegen. Die Geometrie der Anordnung wird durch eine mechanische Verbindung der Chassis der Schallwandler untereinander realisiert, deren Werkstoff sich durch minimale Elastizität auszeichnet Elektrisch werden die Schallwandler so beschaltet, daß ihre Membranen gegenphasige Bewegungen ausführen. Für die akustische Beschattung stehen zwei Realisierungsmöglichkeiten zur Wahl:

I) Ein Schallwandler ist in die Schallführung eingebaut und strahlt Schallwellen ab, während der zweite nur die Chassis-Schwingungen des ersten kompensiert und selbst keine Schallwellen in die weitere Umgebung abstrahlt

II) Beide Schallwandler sind in die Schallführung eingebaut und akustisch parallel geschaltet

Die Möglichkeit I) bietet sich an, wenn vorhandene Lautsprecherboxen nachträglich körperschallfrei gemacht werden sollen, oder wenn die bisherige Konzeption von Lautsprecherboxen beibehalten werden soll. In <o weiterer Ausgestaltung läßt sich der Schallwandler zur Kompensation vereinfachen und so modifizieren, daß er statt der Membran eine definierte Masse hat und akustisch, elektrisch und mechanisch eine integrierte Einheit mit dem ersten, schallabstrahlenden Schallwandler bildet. Dies führt zu einem neuen, insgesamt körperschallfreien Schali'wandlertyp, der in gewohnter Weise für die Konstruktion von Lautsprecherboxen verwendet wird. Bei aktiven Lautsprecherboxen lassen sich die beiden Wandler in vorteilhafter Weise einfach und präzise durch elektronische Maßnahmen, wie etwa durch Messung oder Nachbildung des Frequenzgangs des abstrahlenden Schallwandlers, ggf. auch des kompensierenden Wandlers, aufeinander abstimmen.

Die Möglichkeit II) wird man wählen, wenn man frei in der Gestaltung der Lautsprecherbox ist oder auf guten Wirkungsgrad Wert legt, da hier keine Energie in einem speziellen Kompensationswandler verloren geht Vorzugsweise werden Schallwandler gleichen Typs, die paarweise aufeinander abgestimmt sind, verwendet Diese Anordnung ist jedoch nicht auf ein Schall wand! 2 rpaar beschränkt vielmehr läßt sich jede beliebige Zahl von aufeinander abgestimmten Schallwandlern in einer punktsymmetrischen Konfiguration anordnen, die beispielsweise bei rundum strahlenden Lautsprecherboxen oder für Treiber bei Horn-Schallführungen Anwendung finden kann.

In weiterer Ausbildung werden die Schallwandler nicht wie üblich an ihrem Befestigungsring mit der Schallführung verbunden, sondern die gesamte Einheit der miteinander verbundenen Schallwandler wird, ohne Berührung mit der Schallführung zu haben, schwingungsneutral mit dem Gehäuse oder der Schallführung befestigt Dies kann durch eine pendelartige Aufhängung der Anordnung oder durch Befestigung in ihrem Schwerpunkt mit dem Gehäuse geschehen. Der Spalt zwischen Schallwandlern und Schallführung kann für Baßreflexboxen mitausgenutzt werden, andernfalls läßt er sich in einfacher Weise mit elastischem dämpfenden Material abschließen. Diese Anordnung genießt den Vorteil auch im Falle unvollständiger Kompensation, hervorgerufen etwa durch Ungleichheiten der Schallwandler oder ungleichmäßige akustische Belastung sowie bei Schwingungen, die durch eine gewisse Restelastizität der mechanischen Verbindung zwischen den Schallwandlern mehr oder weniger vorhanden sind, die Körperschallübertragung auf die SchalJführung vollständig zu verhindern. Des weiteren läßt sich die mechanische Verbindung zwischen den Schallwandlern in vorteilhafter Weise verstellbar gestalten, so daß eine leichte Anpassung an die Geometrie der Schallführung gegeben ist

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind:

— Bessere akustische Eigenschaften von Lautsprecherboxen durch Fehlen störender Schwingungen von Schallführung und Gehäuse, durch besseres Impulsverhalten und besseren Wirkungsgrad.

— Beseitigung von Störungen, die durch Körperschallübertragung eines schwingenden Lautsprechergehäuses über Böden und Wände auf resonanzfähige Objekte und benachbarte Räume entstehen.

— Reduzierung des Materialaufwandes für Schallführung und Gehäuse.

— Reduzierung des Gewichts der Lautsprecherbox.

— Vermeidung teurer und verarbeitungsaufwendiger Materialien.

— Konstruktion von Schallführung und Gehäuse in Leichtbauweise möglich.

— Besseres «Costen/Nutzen-Verhältnis der Lautsprecherbox.

— Akustische Aufwertung vorhandener Lautsprecherboxen durch nachträglichen erfindungsgemäßen Einbau eines zusätzlichen, der Kompensation dienenden Wandlers.

— Universell anwendbares Prinzip, unabhängig vom gewählten Typ von Schallwandler und Schallführung.

Zum Stand der Technik ist auf die folgenden 4 deutschen Offenlegungsschriften hinzuweisen: DE-OS 31 41 167; DE-OS 30 37 227; DE-OS 28 47 446 und DE-OS 28 37 520, zu denen folgendes auszuführen ist:

Die Aufgabenstellung der DE-OS 31 41 167 besteht darin, die Eigenschwingungen des Magnetsystems in die Gesamtabstrahlung einzubeziehen, wobei gegenphasige Eigenschwingungen phasenkorrekt einbezogen werden. Diese Aufgabenstellung steht im Gegensatz zur Aufgabenstellung vorliegender Erfindung, gemäß der die Übertragung des Körperschalls des Schallwandlers und damit auch des Magneten auf Schallführung und Gehäuse verhindert werden soll. Nach dem Wesen des Gegenstandes der DE-OS 31 41 167, die eine Lautsprecheranordnung mit Gehäuse zum Gegenstand hat, wird der Schallwandler nicht nur mit dem Gehäuse befestigt,

sondern er stellt auch gleichzeitig den Sockel der Lautsprecherbox dar, mit der Folge, daß vom Schallwandler-Chassis bzw. -Magneten kommender Körperschall nicht nur auf das Gehäuse, sondern auch direkt auf den Fußboden übertragen wird.

Die DE-OS 30 37 227 betrifft einen Körperschallresonator für akustische Wandlersysteme, insbesondere für Lautsprecher, der die Zone materialeigener Resonanzgebiete und Vibrationen, die mittelbar oder unmittelbar mit dem Zentrum der Umwandlung elektrischer-mechanischer-akustischer Energie in Verbindung steht, auf die Eigenfrequenz des Wandlersystems abstimmt, wobei der Körperschallresonator aus einem oder mehreren Werkstoffen besteht und ein Zylinder ist, dessen Durchmesser und Raumtiefe resonanzfrequenzbestimmend sind. Die Aufgabenstellung liegt dabei darin, einen Körperschallresonator für Schallführung zu finden, der sich auf die Eigenfrequenz des Schallwandlers abstimmen läßt, wobei erreicht werden soll, daß der Körperschall des Schallwandlers im Resonanzbereich akustisch verstärkt wird. Auch diese Aufgabenstellung steht im Gegensatz zum Wesen vorliegender Erfindung, die eine akustische Hörbarmachung des Körperschalls des Schallwandlers verhindern soll. Gemäß der Lehre der DE-OS 30 37 227 wird der Korb eines einzelnen Schallwandler-Chassis mit einem Weichgummizylinder versehen, der als Körperschallresonator wirkt und der keine dynamischen Kräfte auf das Schallwandler-Chassis oder auf die Schallführung am Einbauort erzeugt Im Gegensatz dazu sind beim Gegenstand vorliegender Erfindung stets mindestens zwei Schallwandler-Chassis mechanisch so verbunden, daß sie sich ihren Körperschall gegenseitig kompensieren und zwar im gesamten Übertragungsfrequenzbereich und nicht nur bei einzelnen (Resonanz-)Frequenzen.

Die DE-OS 28 47 446 betrifft eine Lautsprecherbox, die dadurch gekennzeichnet ist, daß im Innenraum eines kastenförmigen Gehäuses mit einer in dessen Vorwand und Rückwand ausgebildeten Schallaustrittsöffnung zwei Tieftonlautsprecher mit zueinander gegenüberliegend angeordneten Magneten der Konusmembran und mit gleichphasig angeschlossenem Chassis angeordnet sind. Die Aufgabenstellung, die den Gegenstand der OS 28 47 446 zugrunde liegt, besteht darin, auch bei sehr kleinen Gehäuseabmessungen eine ausreichende Baßwiedergabe zu erreichen. Es ist aber hier nur von Nutzschall die Rede. Das Problem des Körperschalls des Schallwandler-Chassis und seine Übertragung auf Schallführung und Gehäuse ist nicht angesprochen. Es ist hier auch keine gegenseitige Kompensation des Körpefschäüä der Schaliwandler gegeben. Dcf Körperschall überträgt sich wie bei jedem anderen üblichen Lautsprecher vom Schallwandler-Chassis auf das Gehäuse.

Die DE-OS 28 37 520 betrifft einen Lautsprecher, passiv servokontrolliert mit Korrektur der Phasendrehung, wobei zwei Lautsprecher innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses so angeordnet sind, daß über eine sie verbindende geschlossene Luftkammer Wirkleistung durch die Luft als Träger von einem zum anderen Lautsprecher übertragen wird. Die dabei notwendig werdende Phasenkorrektur erfolgt über eine exponentiell Auslegung des weiteren Hohlraums der Box vor der Membranvorderseite des inneren Lautsprechers. Über einen Helmholtzresonator auf der Frontwand wird einerseits dieser Exponentialraum an den Hörraum angekoppelt; andererseits kann durch Anpassung seiner Resonanz ein notwendiger akustischer Tiefpaß in Verbindung mit der Phasenkorrektur vorgenommen werden.

Beim Gegenstand der OS 28 37 520 ist an sich die Aufgabenstellung vielfältig. Zum einen soll die Federkraft der eingeschlossenen Luft im Gehäuse unterhalb der Resonanzfrequenz aufgehoben werden und zum anderen sollen Partialschwingungen der Lautsprechermembran beseitigt werden. Ferner soll auch noch die durch die Schwingspulenimpedanz bei höheren Frequenzen hervorgerufene Phasendrehung kompensiert werden. Demgegenüber ist das Problem der Körperschallübertragung beim Gegenstand der DE-OS 28 37 520 nicht angesprochen und wird auch nicht gelöst In der Zeichnung sind zwar zwei gegenüberliegende Schallwandler angeordnet und auch gegenphasig betrieben, wobei aber das entscheidende Element, nämlich die mechanische Verbindung der Schallwandler-Chassis untereinander, über die sich deren Reaktionskräfte kompensieren können, fehlt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen, die die verschiedenen Ausführungsformen darstellen, näher erläutert Es zeigt

F i g. la den Teillängsschnitt einer Dreiweg-Lautsprecherbox, bei der das Prinzip der gegenseitigen Kompensation auf die Tiefton-Schallwandler angewandt ist
F i g. 1 b den Gegenstand der F i g. 1 a, wobei zusätzlich eine Möglichkeit zur vollkommenen Isolation des Körperschalls der Schallwandler dargestellt ist,

F i g. 2a, b mögliche Ausführungsformen der mechanischen Verbindung der Schallwandler miteinander,
Fig.3 eine rundum strahlende Lautsprecherbox im Teilquerschnitt und in der Perspektive, bei der das Prinzip der gegenseitigen Kompensation auf drei Beitband-Schallwandler angewandt ist,

Fig.4 eine Horn-Lautsprecherbox im Teilquerschnitt, bei der das Prinzip der gegenseitigen Kompensation auf die Horntreiber-Schallwandler angewandt ist, F i g. 5 den Gegenstand der F i g. la, jedoch mit mehreren Tiefton-Schallwandlerpaaren, im Teillängsschnitt von vorne und von der Seite,

F i g. 6 den Teilquerschnitt einer Lautsprecherbox mit teilweiser gegenseitiger Kompensation des Schallwandler-Körperschalls,

Fig.7a den Teillängsschnitt einer Lautsprecherbox mit einem ausschließlich der Kompensation dienenden Schallwandler,

Fig.7b die zu Fig.7a gehörende elektrische Beschaltung in ihrer einfachsten Form,

Fig.8 die Schallwandler des Gegenstandes von F i g. 7a in modifizierter Form,

so Fig. 9a—c die zu den Ausführungen von F ig. 7a und Fig.ο zugehörigen elektronischen Beschaliungen als Blockschaltbild.

In F ig. la ist eine typische Ausführungsform der Erfindung am Beispiel einer geschlossenen Dreiweg-Lautsprecherbox, den wohl am häufigsten anzutreffenden Typ, dargestellt Eine Schallführung 1, die hier mit dem Gehäuse identisch ist, enthält neben den Schallwandlern 2,3 zur Hoch- und Mitteltonwiedergabe zwei identische Tiefton-Schallwandler 4,5, die über Befestigungen 6,7, 8,9 (9 ist hinter 7 verdeckt) mechanisch starr miteinander verbunden sind. Die Tiefton-Schallwandler 4,5 sind elektrisch und akustisch gleichphasig parallel geschaltet Liegt nun ein elektrisches Signal mit positivem Vorzeichen oder Gradienten an, bewegt sich die Membran des Schallwandlers 4 in Richtung 10 und die Membran des Schallwandlers 5 in Richtung 11. Nach dem physikalischen Grundsatz actio = reactio wirkt jede Kraft mit gleicher Intensität auch in die Gegenrichtung. Die Kraft,

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die beim Schallwandler 4 die Membran in Richtung 10 sen. Schließlich bietet sich als einfachste Ausführungs-

antreibt, wirkt als Reaktionskraft in Richtung 11 über form an, auf das Rohr 20 zu verzichten und die Stange

Magneten und Chassis auf die Schallführung 1 und die 21 als durchgehende Gewindestange auszuführen, die Verbindungen 6,7,8,9 auf den anderen Schallwandler 5. auf die jeweils erforderliche Länge zurechtgeschnitten Das gleiche gilt spiegelbildlich für den Schallwandler 5, 5 ist.

dessen Reaktionskraft in Richtung 10 über Magneten F i g. 2b zeigt ein anderes Beispiel für die Ausführung und Chassis auf die Schallwandler 1 und die Verbindun- der mechanischen Verbindung zwischen den Schallgen 6,7,8,9 auf den anderen Schallwandler 4 wirkt. Bei wandlern 4,5. Auch hier ist nur eine der mehrmals voreinem Eingangssignal mit negativem Vorzeichen oder handenen Verbindungen dargestellt. Die Magnete 24, Gradienten gelten die gleichen Verhältnisse mit entge- 10 25 der Schallwandler 4,5 sind mit Laschen 26,27 versegengesetztem Vorzeichen. In jedem Falle wirken die hen, an denen ein Verbindungsstück 28 mittels Schraub-Reaktionskräfte der Schallwandler 4,5 in jeweils entge- verbindungen befestigt sind. Diese Ausführung zeichnet gengesetzter Richtung. Diese Kräfte können über die sich durch seine minimale Länge aus, wodurch elastische Verbindungen 6, 7, 8, 9 miteinander wechselwirken. Eigenschaften des Materials weniger wirksam werden. Sind sie entgegengesetzt gleich groß, ist die Kräftesum- 15 Fig. 3 zeigt am Beispiel einer rundum strahlenden me Null, und die Schallführung 1 bleibt von diesen Kräf- sechseckigen Lautsprecherbox 31, die im Teilquerten unberührt. schnitt und in Perspektive dargestellt ist, die Anordnung

F i g. 1 b zeigt die gleiche Anordnung von F i g. 1 a, je- von drei Schallwandlern 32,33,34 mit ihrer gegenseitidoch ist hier der ganze Verbund, bestehend aus den gen mechanischen Verbindung 35. Durch die Punktsym-Schallwandlern 4,5 und den Verbindungen 6,7,8,9, mit 20 metrie der Anordnung und bei gleichen Daten der der Schallführung 1 über Aufhängungen 12,13 verbun- Schallwandler 32,33,34 kompensieren sich deren dynaden. Zwischen den Schallwandler 4,5 und der Schallfüh- mische Kräfte auf die Schallführung 31 zu Null. Das rung 1 besteht jeweils ein ringförmiger Spalt, der mit Wirkungsprinzip, das für die spiegelsymmetrische Andämpfenden elastischen Dichtungen 14,15 abgedichtet Ordnung der Schallwandler in F i g. 1 a dargestellt ist, gilt ist. Anschläge 17,18 begrenzen starke Bewegungen des 25 entsprechend auch für die punktsymmetrische Anord-Verbundes beim Transport der Lautsprecherbox. Im nung bei mehr als zwei Schallwandlern. Die mechani-Unterschied zur Anordnung von F i g. la wird die Über- sehe Verbindung 35.ist hier etwas aufwendiger, da Vertragung von Schwingungen der Chassis der Schallwand- bindungsstangen, die außerhalb der Mittelebene des jeler 4, 5 auf die Schallführung 1 auch dann verhindert, weiligen Schallwandlers liegen, untereinander verbunwenn die Kompensation der Kräfte nicht vollständig zu 30 den sein müssen um seitliche Kräfte aufnehmen zu kön-NuIl erfolgt. Das ist beispielsweise der Fall, wenn die nen.

Verbindungen 6,7,8,9 elastische Eigenschaften aufwei- In F i g. 4 ist im Teilquerschnitt eine Horn-Lautspresen und somit den auf sie einwirkenden Kräften nachge- cherbox dargestellt Schallwandler 42, 43, die über meben. Ebenso führen Abweichungen zwischen den Daten chanische Verbindungen 44,45,46,47 (47 hinter 45 verder Schallwandler 4, 5 und ungleiche akustische BeIa- 35 deckt) miteinander verbunden und rückwärtig durch eistung zu einer Unsymmetrie der Kräfte. Die resultieren- ne Schallführung 41 abgeschlossen sind, arbeiten als den Kräfte regen die als Physikalisches Pendel wirkende Treiber für die Horn-Schallführung 40. Bei dieser AnAnordnung, bestehend aus den Schallwandlern 4,5, den Ordnung können auch mehr als zwei Schallwandler mit-Verbindungen 6, 7, 8, 9 und den Aufhängungen 12,13 einander kombiniert werden.

zum Schwingen an. Liegt nun die Eigenfrequenz des 40 F i g. 5 zeigt eine Dreiweg-Lautsprecherbox im Teil-Pendels weit unterhalb des Übertragungsbereichs der Iängsschnitt von vorne und von der Seite. Analog zu Schallwandler 4, 5, kann das Pendel den anregenden Fig. la enthält eine Schallführung 50 einen Hochton-Schwingungen nicht mehr folgen und verhält sich prak- Schallwandler 51, einen Mittelton-Schallwandler 52 und tisch starr. Die Eigenfrequenz des Pendels ist aus- statt einem Paar großer Tiefton-Schallwandler drei Paaschließlich von der effektiven Pendellänge bestimmt 45 re kleiner Tiefton-Schallwandler 53, 54, 55, 56, 57, 58. und liegt schon bei relativ kurzen Längen weit unter- Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Tieftonhalb des üblichen Übertragungsbereiches von Tiefton- Schallwandler besser nach vorne abstrahlen, was durch Schallwandlern. Die Dämpfungen 14, 15 sind für den den seitlichen Einbau bei höheren Frequenzen naturgenormalen Betriebsfall nicht notwendig, begrenzen aber maß schlecht möglich ist und nur durch kleinere Memweicher als die Anschläge 17, 18 alleine. Es steht dem 50 brandurchmesser verbessert werden kann. Abstrahlung Konstrukteur frei, ob er mittels der Dämpfungen 14,15 nach vorne ist gegeben, wenn die Membran kleiner als die Schallführung 1 auch abdichtet oder nicht Je nach die kleinste abzustrahlende Wellenlänge ist
dem ergibt sich daraus eine Schallführung vom Typ »ge- F i g. 6 zeigt im Teilquerschnitt eine fünfeckige Lautschlossene Box« oder »Baßreflexbox«. sprecherbox. Schallwandler 61,62 sind in eine Schallfüh-

In Fig.2a ist ein Beispiel für die vielen möglichen 55 rung 60 eingebaut und durch mechanische Verbindun-Ausführungsformen der mechanischen Verbindung zwi- gen 63, 64,65 (65 hinter 63 verdeckt) miteinander verschen den Schallwandler 4,5 dargestellt Es ist nur eines bunden. Durch die Geometrie der Schallführung 60 sind der mehrmals (meist viermal vorhandenen Verbin- die Schallwandler 61, 62 in einem Winkel zueinander dungselemente gezeigt Es handelt sich hier um eine geneigt Folglich ist die gegenseitige Kompensation der Ausführung, die in der Länge verstellbar ist Eine Stange 60 Kräfte nicht Null, es verbleibt eine Restkomponente. 21 ist gut passend in ein Rohr 20 eingeschoben. Ein Das Beispiel soll jedoch zeigen, daß auch bei Lautspre-Feststellring 22 fixiert Stange 21 und Rohr 20 miteinan- cherboxen, bei denen sich die Schallwandler nicht exakt der. Die freien Enden der Stange 21 und des Rohrs 20 parallel zueinander befinden, es sinnvoll ist, die Schallsind zweckmäßigerweise mit Gewinden versehen, die wandler mechanisch miteinander zu verbinden, weil daeine Schraubverbindung mit den Schallwandler 4,5 und 65 mit zumindest eine Reduzierung der Kräfte auf die der Schallführung 1 ermöglichen. Der Feststellnng 22 Schallführung erreicht wird. Die Wirksamkeit der Maßenthält zwei verschiedene Innengewinde, die jeweils auf nähme hängt vom Winkel zwischen den Schallwandlern die Außengewinde des Rohrs 20 und der Stange 21 pas- ab.

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Fig.7a zeigt im Teilquerschnitt eine Dreiweg-Laut- aufschaltung der Wandler 81, 85 ist, daß mittels des sprecherbox. Eine als geschlossene Box ausgeführte Entzerrers 92 Unterschiede in den Frequenzgängen der Schallführung 70 enthält neben Hoch- und Mittelton- Wandler 81,85 ausgeglichen werden können. Diese Entschallwandlern 71,72 einen Tieftonschallwandler 73, der zerrung läßt sich bei aktiver Beschallung meist einfamittels mechanischer Verbindungen 75, 76, 77, 78 (78 5 eher realisieren und abgleichen als bei einer passiven hinter 76 verdeckt) mit einem Tieftonschallwandler 74 Schaltung, wie z. B. in F i g. 7b. Da der Wandler 85 nicht verbunden ist. Im Unterschied zu den vorigen Beispie- zur Schallabstrahlung dient, genügt für den Leistungslen ist der Schallwandler 73 frontseitig montiert und verstärker 91 eine einfachere und billigere Ausführung strahlt akustisch ab, während der Schallwandler 74 im als für den Verstärker 90.

Innern der Schallführung 70 montiert ist und keinen 10 In Fig.9b gelangt das Eingangssignal wieder über Schall nach außen abstrahlt. Er dient nur zur Kompen- den Verstärker 90 an den Schallwandler 81. Eine Meßsation des Körperschalls des Schallwandlers 73. Diese einrichtung 94 liefert über einen Meßverstärker 93 ein Ausführungsform eignet sich besonders zum nachträgli- Signal, das der Membranamplitude des Schallwandlers chen Einbau in vorhandene Lautsprecherboxen. Sie 81 entspricht Dieses Signal gelangt über den Leistungszeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß die übliche 15 verstärker 91 zum Kompensationswandier 85. Sofern Konstruktion von Lautsprecherboxen mit ihrem typi- erforderlich, kann der Meßverstärker eine Entzerrung sehen Erscheinungsbild beibehalten werden kann. An- enthalten, die Ungleichmäßigkeiten im Frequenzgang dererseits muß berücksichtigt werden, daß bei dieser des Wandlers 85 korrigiert. Unterschiedliche Wandler-Ausführungsform im Unterschied zu den vorigen Bei- typen 81, Schallführungen, Änderungen der akustischen spielen der Gesamtwirkungsgrad niedriger ist was vor 20 Belastung usw. werden hier automatisch berücksichtigt allem bei passiven Lautsprecherboxen eine Rolle spielt. F i g. 9c zeigt eine Schaltung für geregelte aktive F i g. 7b zeigt das Prinzip der elektrischen Beschal- Lautsprecherboxen. Das Eingangssignal gelangt über tung der Lautsprecherbox von F i g. 7a als passive Box. eine Vergleichsstelle zu einem Regelverstärker 95, wird Das Eingangssignal gelangt über eine Frequenzweiche über den Leistungsverstärker 90 verstärkt und dem an die einzelnen Schallwandler 71, 72, 73 und über ein 25 Schallwandler 81 zugeführt Dessen Membranamplituals T-Steller ausgeführtes Potentiometer 79 an den de wird wieder über eine Meßeinrichtung 94 und einem Wandler 74. Mit diesem Potentiometer 79 wird auf die Meßverstärker 93 direkt oder indirekt erfaßt und bestmögliche Kompensation abgeglichen. Die Ausfüh- schließt über die Vergleichsstelle die Regelschleife für rung als T-Steller sorgt für konstante Impedanz im gan- den Schallwandler 81. Gleichzeitig wird das vom Meßzen Einstellbereich und vermeidet dadurch Rückwir- 30 verstärker 93 kommende Signal vom Leistungsverstärkungen auf die Frequenzweiche. Beschaltungsbeispiele ker 91 verstärkt und dem Wandler 85 zugeführt Es ist für aktive Lautsprecherboxen folgen in den F i g. 9a-c. ferner möglich, auch für den Wandler 85 eine ähnliche In Fig.8 ist im Halbquerschnitt eine mögliche ver- Regelschleife aufzubauen, um dessen Ungleichmäßigbesserte Ausführung der Anordnung nach F i g. 7a ge- keiten im Frequenzgang und Datenstreuungen auszurezeigt Ein Schallwandler 81 ist mit einem speziellen 35 geln.

Kompensationswandier 85 über Halterungen 83,84 ver- Ganz allgemein sei noch auf folgendes hingewiesen: bunden, die gleichzeitig zur Befestigung mit einer In den Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im Schallführung 80 dienen. Obwohl die Anordnung in wesentlichen für dynamische Schallwandler im Tiefton-Fig.7a einen Schallwandler zur Kopensation benutzt bereich erläutert Das liegt zum einen daran, daß im muß dies kein Schallwandler im üblichen Sinne sein, da 40 Tieftonbereich meist dynamische Schallwandler Verer keinen Schall abstrahlen soll. Auf die Membran und wendung finden. Zum anderen tritt das Problem des den Korb kann verzichtet werden. Es genügt das An- Körperschalls einer Lautsprecherbox hauptsächlich bei triebssystem (hier: Magnet Schwingspule, Zentrierung) tiefen Frequenzen auf. Die wirksamen Kräfte sind hier mit einer definierten bewegten Masse, z. B. in Form ei- am größten und die innere Dämpfung des Materials der nes Masseringes auf der Schwingspule. Man erhält so- 45 Schallführung und des Gehäuses meist am geringsten, mit einen speziellen Kompensationswandier 85, der weit Das Prinzip der Erfindung ist aber weder auf einen beweniger aufwendig gestaltet ist als ein normaler Schall- stimmten Frequenzbereich beschränkt noch an einen wandler. Vorteilhafterweise verbindet man den Korn- bestimmten Schallwandlertyp gebunden. Insbesondere pensationswandler 85 mit dem eigentlichen Schallwand- bei Mehrweg-Lautsprecherboxen ist es je nach Konler 81 zu einer integralen Einheit, die Probleme der me- 50 struktion sinnvoll, die Erfindung auch auf Schallwandler chanischen und dynamischer, gegenseitiger. Anpassung höherer Frequenzbereiche anzuwenden,
vermeidet Weiterhin ist es von Vorteil, die ganze Ein- Die Wirksamkeit der Erfindung hängt in großem Maheit über die Befestigungen 83,84 mit der Schallführung ße von der mechanischen Verbindung der Schallwand-80 zu verbinden. Zum einen ist dies eine schwingungs- ler untereinander ab. Verbindungsstellen müssen ohne neutrale Aufhängung, zum anderen kann somit das 55 Spiel sein und Materialien mit elastischen Eigenschaften Chassis des Schallwandlers 81 billiger ausgeführt wer- sollen nicht verwendet werden. Bei der Konstruktion ist "^en·. weiterhin zu berücksichtigen, daß ein gewisser Mindest-Die F i g. 9a-c zeigen Blockschaltbilder für verschie- abstand zwischen den Antriebssystemen, also Magneten dene Beschaltungsmöglichkeiten einer aktiven Laut- oder Elektroden, einzuhalten ist um ungünstige gegensprecherbox nach F ig. 8 oder F ig. 7a. Eingangssignal 60 seitige Beeinflussung auszuschließen.

der jeweiligen Schaltung ist das von der Frequenzwei-

ehe kommende Signal, das dem Schallwandler 81 züge- Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

ordnet ist

In F i g. 9a gelangt dieses Signal über einen Leistungsverstärker 90 zum Schallwandler 81 und parallel dazu 65
über einen Entzerrer 92 auf einen zweiten Leistungsverstärker 91 und zum Kompensationswandier 85. Der
Vorteil dieser Schaltung gegenüber einer einfachen Par-

Claims

1 2 »Schallführung« versteht man ganz allgemein eine VorPatentansprüche: richtung, den SchaUwandler bei Wellenlängen, die größer als seine Membran sind, akustisch an die Umgebung

1. Anordnung von Schallwandlern in einer Schall- anzupassen. Beispiele hierfür sind: Schallwand, Trichter, führung, insbesondere für Lautsprecherboxen, da- 5 geschlossene Box, etc Bei der Schallwand gibt es kein durch gekennzeichnet, daß die dynami- Gehäuse, bei der geschlossenen Box sind Schallführung sehen Kräfte der Chassis der mindestens zwei und Gehäuse identisch.