DE102015120176B4

DE102015120176B4 - Schallerzeugungssystem

Info

Publication number: DE102015120176B4
Application number: DE102015120176.3A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2035-11-21
Also published as: DE102015120176A1

Abstract

Schallerzeugungssystem (1) zur Wiedergabe der von mindestens einem an oder in mindestens einem im Wesentlichen geschlossenen Gehäuse (2) angeordneten Lautsprecher (3) erzeugten Schallenergie, wobei das Gehäuse (2) mindestens eine Eintrittsöffnung (20) und mindestens eine Austrittsöffnung (21) zur Anordnung des Lautsprechers (3) umfasst, wobei die Membranfrontseite (30) des Lautsprechers (3) an der Eintrittsöffnung (20) des Gehäuses (2) in den Gehäuseinnenraum (22) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lautsprecher (3) eine Polkernbohrung (32) aufweist, wobei zumindest ein Teil der im Gehäuseinnenraum (22) durch den Lautsprecher (3) membranfrontseitig erzeugten Luftdruckenergie (4) an der Austrittsöffnung (21) auf die Membranrückseite (31) des Lautsprechers (3) übertragen wird, so dass der Effekt akustisch positiver Kopplung entsteht, bei der die oszillatorische Wirkung des Gehäuses im vollen Umfang, innerhalb eines geschlossenen Systems und die im Gehäuse oszillierende Luft unmittelbar auf die durch die Polkernbohrungen (32) des mindestens einen Lautsprechers (3) erreichbaren, membranrückseitigen Flächen (31) wirkt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein akustisch positiv gekoppeltes Schallerzeugungssystem zur Wiedergabe der von mindestens einem an oder in einem im Wesentlichen geschlossenen Gehäuse angeordneten Lautsprecher erzeugten Schallenergie.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Schallerzeugungssysteme in vielfältigen Variationen, insbesondere in der Ausgestaltung des Gehäuses bekannt. Das Gehäuse dient neben seiner Halterungsfunktion für die Chassis vornehmlich dazu, die Wiedergabecharakteristik der Lautsprecher positiv zu beeinflussen, insbesondere zur Verstärkung des Tieftonbereiches.
Gänzlich geschlossene Gehäuse beschränken sich weitgehend auf die Unterbindung des akustischen Kurzschlusses. Der Nachteil dieser Systeme sind starke Kompressionseffekte sowie eine Verlangsamung der Membranbewegung des Lautsprechers. Diese Systeme wirken wie ein Kompressor auf die Dynamik des reproduzierten Musikmaterials.
Zu den Schallerzeugungssystemen, bei denen der durch den Lautsprecher erzeugte, gehäuseinseitige Schall durch eine Gehäuseöffnung nach außen gelangt, gehören Bassreflexsysteme, Transmissionline-Gehäuse und Horn-Gehäuse.
Das Bassreflex-Gehäuse nutzt den rückwärtig abgestrahlten Schallanteil, indem es einen Bassreflexkanal als Resonator einsetzt. Ihm haftet der Nachteil zu großer Laufzeitfehler (Phasenfehler) an.
In einem Transmissionline-Gehäuse ist ein sich hinter dem Chassis verjüngender Kanal eingebracht, wobei eine schmale Queröffnung den zusätzlichen Bassanteil wiedergibt. Bei den Horn-Gehäusen wird dieses Ziel quasi umgekehrt erreicht, indem die Schallführung innen eng beginnt und sich immer mehr erweitert, bis hin zum großen, sichtbaren Hornmund. Nachteilig bei diesen Systemen ist das völlige Auslöschen mancher Teile des reproduzierten Frequenzspektrums; sie wirken wie ein Kurzschluss.
Aus den Druckschriften US5517573A , EP1874081A3 , US20030091211A1 , US5825900A und US5432860A sind Schallerzeugungssysteme bekannt, bei denen die Gehäuse mindestens eine Eintrittsöffnung und mindestens eine Austrittsöffnung zur Anordnung mindestens eines Lautsprechers umfassen, wobei die Membranfrontseite des Lautsprechers an der Austrittsöffnung des Gehäuses in den Gehäuseinnenraum ausgerichtet ist. Nachteilig bei den genannten Systemen ist, dass sie in konstruktiver Hinsicht nicht geeignet sind, vollständige akustisch positive Kopplungen zu erreichen, da die innerhalb der Systeme verwendeten Lautsprecher keine Polkernbohrungen aufweisen.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Schallerzeugungssystem zu schaffen, welches die vorgenannten Nachteile ausräumt und welches geeignet ist, Phasenfehler zu reduzieren und eine naturgetreue Reproduktion des Frequenzspektrums zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schallerzeugungssystems sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist ein Schallerzeugungssystem der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mindestens eine Eintrittsöffnung und mindestens eine Austrittsöffnung zur Anordnung des Lautsprechers umfasst, wobei die Membranfrontseite des Lautsprechers an der Eintrittsöffnung des Gehäuses in den Gehäuseinnenraum ausgerichtet ist und zumindest ein Teil der durch den Lautsprecher membranfrontseitig im Gehäuseinnenraum erzeugten Luftdruckenergie an der Austrittsöffnung auf die Membranrückseite des Lautsprechers übertragen wird, so dass eine akustisch positive Kopplung entsteht.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die fördernde Wirkung des Gehäuses auf die integrierten Lautsprecher dank akustisch positiver Kopplung (Acoustical Feedback / Double Acoustical Feedback), die sich als einfache, doppelte und/oder mehrfache Kopplung realisieren lässt.
Dank der geschlossenen Volumina, die mit je einem oder mehreren Lautsprechern ausgestattet sind, die mit anderen und/oder mit sich selbst in Serie und/oder parallel über Lautsprecher selbst akustisch verbunden sind, ergibt sich ein System, das als im Wesentlichen geschlossenes System mit variablen Verdichtungen der Luft in den Volumina bezeichnet werden kann. Das Gehäuse weist hierzu vorzugsweise mehrere im Wesentlichen geschlossene Volumina mit zumindest jeweils einem an einer Austritts- und einer Eintrittsöffnung angeordneten Lautsprecher auf.
Da das Gehäuse oszillatorisch wirkt und außerdem die Lautsprechermembranbewegungen fördert und sogar beschleunigt, ist sogar eine Reduzierung des Verbrauchs zu verzeichnen, um eine maximale Membranauslenkung zu erreichen, was eine Effizienzsteigerung bedeutet.
Erfindungsgemäß ist es daher angedacht, dass zumindest ein Teil der durch den mindestens einen Lautsprecher membranfrontseitig erzeugten Luftdruckenergie auf die Membranrückseite mindestens eines anderen Lautsprechers übertragen wird, so dass die mehrfache akustische Kopplung entsteht.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung kann darüber hinaus zumindest ein Teil der durch den mindestens einen anderen Lautsprecher membranfrontseitig erzeugten Luftdruckenergie auf die Membranrückseite des mindestens einen vorherigen Lautsprechers oder auf die Membranrückseite mindestens eines weiteren Lautsprechers übertragen werden, so dass eine doppelte akustische (Gegen)Kopplung entsteht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Schallerzeugungssystems ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von der Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
In den Zeichnungen zeigen

1,1a das erfindungsgemäße Schallerzeugungssystem mit einem Gehäuse;
2,2a das Schallerzeugungssystem mit mehreren Gehäusen.

Ausführung der Erfindung
Wie aus 1 ersichtlich, umfasst das Gehäuse 2 in dieser Ausführungsform mit einem Lautsprecher 3 eine Eintrittsöffnung 20 und eine Austrittsöffnung 21 zur Anordnung des Lautsprechers 3. Die Membranfrontseite 30 des Lautsprechers 3 ist an der Eintrittsöffnung 20 des Gehäuses 2 in den Gehäuseinnenraum 22 ausgerichtet. Dabei wird die durch den Lautsprecher 3 membranfrontseitig im Gehäuseinnenraum 22 erzeugte Luftdruckenergie 4 an der Austrittsöffnung 21 auf die Membranrückseite 31 des Lautsprechers 3 übertragen.
Wie aus 2 ersichtlich, kann das Schallerzeugungssystem 1 aus mehreren im Wesentlichen geschlossenen Gehäusen 2a,2b gebildet sein, welche zur Bildung eines oder mehrerer geschlossener, variabler Volumina miteinander gekoppelt sind. Die Kopplung selbst kann hier an der Vorder- oder Rückseite der beiden Lautsprecher 3,3a erfolgen.
Die Kopplung von vorne wäre möglich z. B. mit der Ausbildung einer Ziehharmonika (nicht abgebildet) mittels eines luftundurchlässigen, flexiblen und/oder elastischen Verbindungsmittels (bspw. eine Dichtung), wobei die Kopplung derart ausgestaltet ist, dass ein Teil (bspw. 50%) der vorderseitigen Membranfläche des Lautsprechers 3 nach außen Schall abstrahlt und/oder der nicht mit der rückgekoppelten Schallenergie 4 in Verbindung stehende Teil der rückseitigen Membranfläche des Lautsprechers 3 nach außen Schall abstrahlt und der restliche Teil der rückseitigen Membranfläche des Lautsprechers 3 selbst (analog zu 1) oder der restliche Teil der rückseitigen Membranfläche des Lautsprechers 3a durch eine Hälfte des Gehäuses (analog zu 2) akustisch verbunden ist. Das gleiche ließe sich auch umgekehrt für die zweite Hälfte des Gehäuses verwirklichen. Die flexiblen und/oder elastischen Verbindungen lassen Membranbewegungen der Lautsprecher so wenig wie möglich beeinflussen.
Eine rückseitige Kopplung mittels vorhandener, bekannter Lautsprechergehäuse, die mit großen Polkernbohrungen ausgestattet sind, hätte den Vorteil, dass diese Lautsprecher keiner weiteren Modifikation bedürfen (bis auf die eventuelle Verdichtung der Zentrierspinne). Die Vorteile dieses Schallübertragungssystems liegen weiterhin in der extremen Membranauslenkungen und des Einsatzes großer Polkernbohrungen.
Die bewegten Massen der einzelnen Lautsprecher, als auch die Luftmassen der geschlossenen Volumina, sind durch diese neuartige Gehäusekonstruktion akustisch zusammengekoppelt, so dass als Nebeneffekt die Senkung der Resonanzfrequenz erzielt wird.
Das Gehäuse 2a,2b in 2 ist derart konstruiert, dass die zwei vorzugsweise identischen Gehäuse 2a,2b (Hälften) mit je einem Lautsprecher 3,3a zwei geschlossene Volumina bilden, die aber so räumlich verbunden sind, dass der Effekt der doppelten, akustischen (Gegen)Kopplung verwirklicht wird.
Beide Membranen der angewandten Lautsprecher 3,3a bilden jeweils einen Teil der Gehäusewand im Inneren und funktionieren gleichzeitig als phasengleiche, monopole Schallabstrahler nach außen. Zusammengefasst handelt es sich um ein System, bei dem die Verdichtung der Luft in zwei Volumina sich dynamisch im Rhythmus des zugeführten Musiksignals verändern und dabei die Membranbewegungen gegenseitig unterstützen.
Das erfindungsgemäße Schallerzeugungssystem beschränkt sich in seiner Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsformen. Vielmehr sind eine Vielzahl von Ausgestaltungsvariationen denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung Gebrauch machen.
Bezugszeichenliste

1: Schallerzeugungssystem
2,2a,2b: Gehäuse
3,3a,3b: Lautsprecher
4,4a: Luftdruckenergie
20: Eintrittsöffnung
21: Austrittsöffnung
22: Gehäuseinnenraum
31,31a: zugehörige Membranrückseite
32: Polkernbohrung

Claims

Schallerzeugungssystem (1) zur Wiedergabe der von mindestens einem an oder in mindestens einem im Wesentlichen geschlossenen Gehäuse (2) angeordneten Lautsprecher (3) erzeugten Schallenergie, wobei das Gehäuse (2) mindestens eine Eintrittsöffnung (20) und mindestens eine Austrittsöffnung (21) zur Anordnung des Lautsprechers (3) umfasst, wobei die Membranfrontseite (30) des Lautsprechers (3) an der Eintrittsöffnung (20) des Gehäuses (2) in den Gehäuseinnenraum (22) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet , dass der mindestens eine Lautsprecher (3) eine Polkernbohrung (32) aufweist, wobei zumindest ein Teil der im Gehäuseinnenraum (22) durch den Lautsprecher (3) membranfrontseitig erzeugten Luftdruckenergie (4) an der Austrittsöffnung (21) auf die Membranrückseite (31) des Lautsprechers (3) übertragen wird, so dass der Effekt akustisch positiver Kopplung entsteht, bei der die oszillatorische Wirkung des Gehäuses im vollen Umfang, innerhalb eines geschlossenen Systems und die im Gehäuse oszillierende Luft unmittelbar auf die durch die Polkernbohrungen (32) des mindestens einen Lautsprechers (3) erreichbaren, membranrückseitigen Flächen (31) wirkt.
Schallerzeugungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass zumindest ein Teil der durch den mindestens einen Lautsprecher (3) membranfrontseitig erzeugten Luftdruckenergie (4) durch die Polkernbohrung (32) auf die Membranrückseite (31a) mindestens eines anderen Lautsprechers (3a) übertragen wird, so dass der Effekt doppelter akustisch-positiver Kopplung entsteht, wobei zumindest ein Teil der durch den mindestens einen anderen Lautsprecher (3a) membranfrontseitig erzeugten Luftdruckenergie (4a) durch die Polkernbohrung (32) auf die Membranrückseite (31) des mindestens eines vorherigen Lautsprechers (3) oder auf die Membranrückseite (31) mindestens eines weiteren Lautsprechers übertragen wird, so dass der Effekt doppelter akustischer (Gegen)Kopplung entsteht.
Schallerzeugungssystem (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Schallerzeugungssystem (1) aus mehreren im Wesentlichen geschlossenen Gehäusen (2a,2b) gebildet ist, welche zur Bildung mehrerer geschlossener Volumina miteinander gekoppelt sind.
Schallerzeugungssystem (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass ein Teil der Luftdruckenergie (4) durch mindestens eine Gehäuseöffnung nach außen geleitet wird.
Schallerzeugungssystem (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass sich die Luft in den Volumina im Gehäuse (2) dynamisch im Rhythmus des zugeführten Musiksignals verdichten und dabei die Membranbewegungen gegenseitig unterstützen.