DE3102870A1

DE3102870A1 - Gehaeuselautsprecher

Info

Publication number: DE3102870A1
Application number: DE19813102870
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim 3300 Braunschweig Gieger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-01-29
Filing date: 1981-01-29
Publication date: 1982-08-19
Also published as: JPS57154992A; US4436178A; DE3102870C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gehäuselautsprecher mit einer außer der Lautsprecheröffnung einen weiteren Ausschnitt in ihrer Außenwand aufweisenden Box und mit Einbauten im Boxeninnenraum zwischen dem Lautsprecher und dem Ausschnitt, die den ins Boxeninnere abgestrahlten Schall des Lautsprechers eliminieren.

Ein solcher Gehäuselautsprecher verwendet als Einbauten schwingungsfähige Flächengebilde aus einem Fadengitterwerk, das in Abstand zueinander in mehreren Lagen nachgiebig beweglich im Boxeninneren aufgehängt ist (DE-AS 22 18 496). Dieser bekannte Gehäuselautsprecher ist im unteren Frequenzbereich zwar befriedigend wirksam, doch kommt es auch darauf an, im oberen Frequenzbereich eine Rückwirkung des ins Boxeninnere abgestrahlten Schalls auf den Lautsprecher zu vermeiden. Ferner kommt es darauf an, insbesondere im unteren Frequenzbereich keinen Schall aus der Ausschnittöffnung der Box austreten zu lassen, weil dieser der vorderseitigen Abstrahlung des Lautsprechers entgegenwirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lautsprecher der eingangs genannte Art zu entwickeln, bei dem eine Rückwirkung des ins Boxeninnere gelangenden Schalls auf die Arbeitsweise des Lautsprechersweitgehend beseitigt ist und dadurch eine tongetreue leistungsstarke Schallabgabe des Lautsprechers im ganzen Frequenzbereich ermöglicht wird.

Dies wird erfindungsgeraäß durch eine lückenlose Ausfüllung einer Querschnittsfläche des Boxenzwischenraums mit zwei Flächen aus zueinander funktionsverschiedenen Komponenten erreicht, nämlich einerseits einem großflächigen strömungsdichten Abschluß aus einer elastisch schwingfähig eingespannten Masse und andererseits aus demgegenüber kleinflächigen Strömungsdurchlässen, die von einer Schicht körnigen oder quer gerichteten filamentösen i-".acerials verschlossen sind.

Der ins Boxeninnere abgestrahlte Schall des Lautsprechers wirkt sich in zweifacher Weise an diesen besonderen Einbauten aus. Weil die Luft im ersten Moment eines vom Lautsprecher erzeugten Druckaufbaus im Bojteninneren als ein inkompressibles Medium anzusehen ist, wird der aus einer elastisch schwingfähig eingespannten Masse bestimmte großflächige Abschluß dadurch elastisch verformt. Weil die schwingfähig eingespannte Masse gegenüber dem zur Schall erzeugung maßgablichen Schwingungsglied des Lautsprechers zweckmäßigerweise m.assenreicher ausgebildet ist, was auch schon durch die Großflächigkeit dieses Abschlusses erreicht wird, führt die ins Boxeninnecö abgestrahlte Schallenergie zu einer entsprechend kleinen Verformung dieser schwingfähigen Einspannung. Eine Rückwirkung auf den Lautsprecher ist dadurch vermieden. Ein Teil der Energie wird von der schwingfähigen Einspannung auf genoirüaen, zumal wenn man für diesen strömungsdichten Abschluß eine Plattenkombination aus einer elastisch verformbaren Schicht, wie Gummi oder Kunststoff,und einer plastisch nachgiebigen Schicht, wie Filz, verwendet. Ein Teil der Energie wird in der plastisch nachgiebigen Schicht aufgebraucht. Diese plastische Schicht bestimmt auch das Schwingungsverhalten der damit verbundenen elastisch verformbaren Schicht.

Der vom Schall im Boxeninneren entstandene Druck führt aber auch zu einer Strömung in den erwähnten kleinflächigen Strömungsdurchlässen der erfindungsgemäßen Querschnittsflächen-Ausfüllung im Boxeninneren, piese Strömung wird aber durch die dort befindliche erwähnte besondere Schicht aufgrund von Wirbelbildungen weitgehend vernichtet. Dies ergibt sich durch die Umströmung des körnigen oder aus quergerichteten Fäden bestehenden Materials in ~> der Schicht. Dies führt zu einem weitgehenden Abbau des im Boxeninneren sich ausbildenden störenden Druckverhaltens. Diese Kombination aus strömungsdichtem Abschluß einer schwingfähig eingespannten Masse einerseits und den Strömungsdurchlässen mit der widerstandsintensiven Schicht des genannten Materials andererseits liefern, wie die Praxis zeigte, überraschend ideale Eigenschaften eines solchen Gehäuselautsprechers. Lautsprecher mit gegebener Energieabgabe zeichnen sich im erfindungsgemäßen Gehäuselautsprecher durch wesentlich bessere Dynamik und größere Leistungsabgabe aus als vorbekannte Boxen.

Zur Verbesserung der Wirkungen empfiehlt es sich, an den elastisch schwingfähig eingespannten Massen zusätzliche Gewichte anzuordnen, ^!*) vornehmlich wenn die erwähnten Plattenkombinationen dabei verwendet werden. Solche Gewichte werden vorteilhaft auf der Außenseite der plastischnachgiebigen Schicht befestigt, z.B. durch Kleben, so daß sie bei den erwähnten elastischen Verformungen mitbewegt werden und daher zu einem Energieverzehr führen. Zur Beeinflussung des Schwingungsverhaltens wird man diese zusätzlichen Gewichte mit ela0£ischen Gliedern, wie Zugfedern, versehen. Als solche Gewichte haben sich Metallscheiben oder Metallringe bewährt, die int Mittenbereich dieses Abschlusses angeordnet sind.

Die erwähnte Plattenkomb^nation eignet sich auch,tun die erwähnten besonderen Strömungsdurchlässe der Erfindung dort durch einfache Durchbrüche auszubilden, worin man das erwähnte besondere Material in Form einer Packung einbringen kann.

Eine wesentliche Verbesserung des Aufbaus ergibt sich noch, wenn man im Boxeninneren mehrere der erwähnten Abschlüsse vorsieht, die in einem Abstand zueinander angeordnet liegen. Wirkungsmäßig bewährt hat es sich dabei, im Falle von Plattenkcmbinationen die Schichtanordnung in den einzelnen Lagen jeweils zueinander spiegelbildlich zu wählen.

Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung sind aus den Ansprüchen, -der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen zu ersehen, worin d,ie Erfindung in einem Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Es zeigen.!

Fig. 1 einen qchematischen Längsschnitt durch einen Gehäuselautspreche,r nach der Erfindung, der den prinzipiellen Aufbau zeigt,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Einbau für das Boxeninnere, der als Baueinheit vorgefertigt werden kann,

Fig. 3 eine Längsschnittansicht durch die Baueinheit von Fig. 2, woraus schematisch der Aufbau zu ersehen ist und

Fig. 4 in Vergrößerung eine Detailansicht dieser Baueinheit.

Der Gehäuselautsprecher 10 umfaßt ein Gehäuse 11, das schauseitig mit einer Lautsprecheröffnung 12 und rückseitig mit einer

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Ausschnittöffnung 13 versehen ist, die sich hier über die gesamte Gehäusefläche erstreckt. Im Gehäuseinneren 14 ist zwischen diesen beiden Offnungen 12, 13 eine Baueinheit 15 angeordnet, welche eine Querschnittsfläche lückenlos ausfüllt.

Der Lautsprecher 16 in der öffnung 12 ist lediglich schematisch in einem möglichen Ausführungsbeispiel dargestellt, umfassend \ einen in einem, kegelartigen Korb 18 gehalterten Magneten 17, worin sich die beweglich aufgenommene Schwingspule 19 befindet. Die Schwingspule 19 sitzt im Scheitelbereich einer Konusmembran 20, die über Einspannsicken 21 in der Lautsprecheröffnung 12 und über eine Zentriermembran 22 im Pereich der Konusspitze aufgehängt ist. Es versteht sich, daß auch ein anderer Aufbau des Lautsprechers 16 verwendet werden könnte.

Die im Boxeninneren 14 befindliche Baueinheit 15 ist aus Fig. 2 und insbesondere aus Fig. 3 zu erkennen. Durch äußere Dichtungen 24 läßt sich der Rahmen 23 strömungsdicht in einer Querschnittsfläche des Boxeninnenraums einpassen. Die Halterung des Rahmens 23 im Boxeninneren ist nicht näher gezeigt. Vorderseitig und J rückseitig ist der Rahmen 23 abgeschlossen durch eine Plattenkombination 30 aus jeweils zwei Schichten 31, 32, die aber nicht durchgehend sind, sondern zumindest einen Durchbruch 33 aufweisen, der, in Draufsicht gesehen, eine kleine Teilfläche des Boxenquerschnitts einnimmt. Die eine Schicht 32 besteht aus elastisch verformbarem Werkstoff, nämlich Gummi oder Kunststoff, während die andere Schicht 31 plastisch nachgiebig gestaltet ist und hier aus Filz gebildet ist. Bei der hier verwendeten doppelten Plattenkombination 30, 30 sind die beiden Schichten in zueinander spiegelbildlicher Weise angeordnet, nämlich so, daß die elastischen Gummischichten 32 innen liegen, während die plastischen Filzschichten 31 sich außen befinden.

Zur Erhöhung der Massen dieser Plattenkombination 30 sind im Mittenbereich 34 jeweils zusätzliche Gewichte vorgesehen, die als Metallringa 25 oder Metallscheiben 26 ausgebildet sind, welche jeweils auf der Außenseite 35 der Plattenkombination 30, nämlich an der Pilzschicht 31, befestigt sind, vorzugsweise durch Ankleben.

Diese Gewichte 25, 26 sind über eigene elastische Glieder 27, nämlich Zugfedern, vor dieser Plattenkombination 30 ausgespannt. Die Zugfedern 27 können über Halter 28, z.B. sie endseitig halternde Bolzen* mit dem Rahmen 23 verbunden sein.

Die erwähnten Durchbrüche 33 sind mit einer Packung 36 körnigen Materials ausgefüllt, das gerundet, insbesondere aber kugelförmig ausgebildet ist. Wie insbesondere aus Fig. 4 erkennbar ist, sind die Kugeln 37 aus einem gas-chromatographisch geeigneten Werkstoff gebildet, der eine rauhe Oberfläche aufweist, weil diese für die Wirbelbildung beim Umströmen der Luft besonders wirkungsfähig ist. Die Packung 36 ist im vorliegenden Fall baueinheitlich in die Plattenkombination 30 integriert, füllt den Durchbruch 33 vollständig aus und kann am einfachsten dadurch darin eingelagert sein, daß der Durchbruch 33 beidflächig von textlien Flächengebilden 38, nämlich Geweben oder Gewirken, überdeckt ist. Die Packung 36 mit ihren Endabschlüssen 38 könnte auch in Stopfenform ausgebildet sein, die in den Durchbruch 33 bei der Montage der Baueinheit 14 eingesetzt wird. Anstelle von Kugeln 37 könnte man auch fadenförmige Elemente verwenden, die in Strömungs durchgangsrichtung quer orientiert angeordnet sind, weil dadurch eine Energieaufzehrung durch Wirbelbildung in optimaler Weise erreicht wird. Es versteht sich , daß in der Baueinheit 15 auch mehrere Abschlüsse aus solchen Plattenkombinationen 30 mit Durchbrüchen 33 vorgesehen sein könnten.

Die Baueinheit 15 läßt eine komplette Montage der erfindungsgemäßen Boxeneinbauten zu. Nach ihrer Fertigstellung können diese in bestehende Boxen auch nachträglich eingebaut werden. Dadurch ist auch der Austausch und der Ersatz von Einbauten nach der Erfindung bequem möglich.

Die einen querschnittsmäßigen Abschluß ausführenden elastisch aufgehängten Massen bestehen somit aus der Plattenkombination 30 mit den beiden erwähnten Schichten 31, 32, vor allem aber aus dem gewichtigen MetaJ.lring 25 oder der Metallscheibe 26. Diese Massen sind größer als die schwingungsfähigen Massen des Lautsprechers 16, nämlich seiner als Schwingungsteil fungierende Konusmembran mit Schwingspule 20 und der dortigen Aufhängung 21, 22. Wird im Arbeitsfall dieses Schwingungsglied des Lautsprechers in einer Schwingungsphase im Sinne des eingezeichneten Pfeils 29 von Fig.1 nach innen bewegt, so pflanzt sich der im Boxeninneren 14 entstehende Druck auf die Außenfläche 35 der Plattenkombination 30 fort und verformt sie aufgrund der elastischen Einspannung nach innen. Wegen der erwähnten großen Massen ergibt sich dabei nur eine verhältnismäßig geringe Schwingungsamplitude, die zusätzlich dadurch erniedrigt sein kann, daß die elastische Verformungsarbeit in der Gununischicht 32 mit zunehmender Amplitudenhöhe stark anwächst. Diese elastische Gununischicht 32 ist aber mit der plastischen Filzschicht 31 vollflächig verbunden, weshalb bei dieser Verformung eine starke Dämpfung auf das Verformungsverhalten der Gummischicht durch die vorderseitige Filzschicht 31 ausgeübt wird. Die Filzschicht 31 verhindert auch eine Reflexion des ·■ Schalls. Letzteres wird aber vor allem deshalb vermieden, weil jetzt die erwähnten Durchbrüche 33 zur Luftströmung frei liegen, die unter Wirbelbildung um die einzelnen Kugeln 37 der dort befindlichen Packung 36 herumströmt. Dadurch wird die Energie weitgehend verzehrt.Eine Restströmung gelangt aber in den aus Fig.

ersichtlichen Abstandsbereichen 39 der Baueinheit 15 zwischen den beiden Plattenkombinationen 30, weshalb der hier wirksame Restdruck eine entsprechende Wirkung an dem hinteren Abschluß der dortigen Plattenkombination und dem dortigen Durchlaß 33 mit an seiner Packung 36 ausführen kann. Dies geschieht in der nämlichen Weise. Dadurch ist eine Rückwirkung auf den Lautsprecher 16 nicht mehr störend feststellbar. Wie aus dem Ausbau in Fig. 3 ersieht_v""\ lieh, sind die beiden Durchbrüche 33 der diversen Abscnlüsse 30 zueinander versetzt angeordnet, damit sich das Schwingungsverhalten in jeder dieser Abschlüsse in der geschilderten Weise ausbilden kann, wenn auch im Vergleich zueinander mit zunehmend abnehmendem Effekt. *

Für das elastische Verhalten ist nicht nur die Werkstoffeigenschaft der erwähnten Gummischicht 32 mit ihrer Dämpfung durch die plastische Schicht 31 bestimmend, sondern zugleich die parallel dazu liegende^ Zugfedern 27 der vor ihnen angeordneten Gewichte 25, 26. Bei vorgegebenem Werkstoff der elastischen Schicht 32 läßt sich daher das Schwingungsverhalten durch Verstellung oder Auswechslung der Zugfedern 27 bestimmen. Dadurch ist eine Anpas- ·* ·^; sung des Verhaltens an die spezifischen Eigenschaften jedes Lautsprechers 16 bequem möglich. Bei einem Metallring 25 lassen sich die inneren Enden der Zugfedern 27 im Ringinnenraum bequem festlegen, wie bei 40 in Fig. 3 atu erkennen ist.

^:: -PATENTANWÄLTE ^{Jl 6Ö}'

5.BUSE · DIPL.-PHYS.MENTZEL · dipl-ing.LUDEWiG

Unterdörnen 114· Postfach 200210 · 5600 Wuppertal 2 · Fernruf (0202) 553611/12 · Telex 8591606wpat ₅₁₁ 5600 Wuppertal 2, den

Kennwort; "Tandemschwinger"

Aufstellung der Bezugszeichen:

10 Gehäuselautsprecher

11 Gehäuse, Box

12 Lautsprecheröffnung

13 Ausschnittöffnung

14 Gehäuseinneres

15 Baueinheit

16 Lautsprecher

17 Magnet \ >

18 Korb

19 Schwingspule

20 Konusmembran, Schwingungeglied

21 Einspannsicke

22 Zentriermembran 2 3 Rahmen

24 Dichtung . '

25 Metallring . .-.-■.

26 Metallscheibe

27 elastisches Glied, Zugfeder

28 Halter, Bolzen

29 Bewegungspfeil

30 Plattenkombination

31 plastische Schicht/ Filz

32 elastische Schicht, Gummi

33 Durchbruch

34 Mittenbereioh

35 Außenseite.

36 Packung

37 Kugel von 36

38 Textilfl3ah,engebiIdQ, Qewebe

39 Abstand

40 Festlegung von

Claims

DiPL.-PHYs.BUSE · DIPL.-PHYS. MENTZEL · dipl-ing. LUDEWIG

Unterdörnen 114· Postfach 200210 · 5600 Wuppertal 2 · Fernruf (0202) 553611/12 · Telex 8591606wpat

5600 Wuppertal 2, den

Kennwort; "Tandemschwinger"

Hans-Joachim Gieger, Fischerbrücke 5, 3300 Braunschweig

GehäuselAUtsprecher

Patentansprüche :

nj) Gehäuselautsprecher mit einer außer der Lautsprecheröffnung einen weiteren Ausschnitt in ihrer Außenwand aufweisenden Box

und mit Einbauten im Boxeninnenraum zwischen dem Lautsprecher und dem Ausschnitt,

die den ins Boxeninnere abgestrahlten Schall des Lautspre- ^> chers eliminieren,

gekennzeichnet durch eine lückenlose Ausfüllung einer Querschnittsfläche des BoxenZwischenraums (14) mit zwei Teilflächen aus zueinander funktionsverschiedenen Komponenten, nämlich

einerseits einem großflächigen, strömungsdichten Abschluß aus einer elastisch schwingfähig eingespannten Masse(30)

und andererseits aus demgegenüber kleinflächigen Strömungsdurchlässen (33),

die von einer Schicht (36) körnigen oder quergerichteten filamenfcösen Material« (37) verschlossen sind.

2,) Gehäuselautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingfähig gespannte Masse (30, 25) gegenüber dem Schwingungsglied (19,20) des Lautsprechers massenre.cher ausgebildet ist.

3.) Gehäuselautsprecher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der strömungsdichte Abschluß von einer Plattenkombination (30) gebildet ist, die aus einer elastisch verformbaren Schicht(32), wie Gummi oder Kunststoff, und einer plastisch nachgiebigen Schicht (31), wie Filz, besteht.

4.) Gehäuselautsprecher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenkombination (30), vornehmlich im Mittenbereich (34), mit Gewichten (25, 26) belegt ist.

5.) Gehäuselautsprecher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (25, 26) auf der Außenseite (35) der plastisch nachgiebigen Schicht (31) befestigt sind, z.B. durch Kleben.

6·) Gehäuselautsprecher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte (25, 26) zusätzlich durch eigene elastische Glieder (27), wie Zugfedern, gehalten sind.

7.) Gehäuselautsprecher nach einem öder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht (32) zumindest punktweise an der nachgiebigen Schicht (31) der Plattankombination befestigt ist.

8.) Gehäuselautsprecher nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichte aus Metallscheiben (26) oder Metallringen (25) bestehen.

9.) Gehäuselautsprecher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsdurchlässe aus Durchbrüchen (33) in der Kombinationsplatte gebildet sind.

10.) Gehäuselautsprecher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (33) mit einer Packung (36) aus körnigem (37) oder quergerichteten filamentösen Material ausgefüllt ist,

11.) Gehäuselautsprecher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Packung (36) im Durchbruch (33) beidendig von einem textlien Flächengebilde (38) überdeckt ist, welche an den Außenflächen der Plattenkombination (30) jeweils befestigt sind.

12.) Gehäuselautsprecher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Boxenzwischenraum in mehreren hintereinanderliegenden Querschnittsflächen (30) abgeschlossen ist, die in freiem Abstand (39) zueinander angeordnet Riegen.

13.) Gehäuselautsprecher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem im Abstand zueinander angeordneten Paar von Plattenkombinationen (30) die Schichtenanordnung (31, 32) und die &age 4er Gewichte zueinander spiegelbildlich gewählt sind.

14«) Gehäuselau,tsprecher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13/ dadurch gekennzeichnet, daß das körnige Material gerundet, insbesondere kugelförmig (37) gestaltet ist.

15.) Gehäuselautsprecher nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das körnige I<ii· arial eine rauh« Oberfläche aufweist und aus gas-chro£na-:ographisch ,_:'~\ geeigneten Werkstoffen (37) ausgebildet ist.