DE3735134A1

DE3735134A1 - Koerpersensible akustische vorrichtung

Info

Publication number: DE3735134A1
Application number: DE19873735134
Authority: DE
Inventors: Masahiko Komatsubara
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1986-10-16
Filing date: 1987-10-16
Publication date: 1988-05-11
Also published as: US4967871A

Description

Eine körpersensible akustische Vorrichtung ist so ausgebil det, daß eine Schwingung von einer Treibereinrichtung auf den Körper eines Hörers übertragen wird, d. h. der Person wird es ermöglicht, Schall durch den eigenen Körper zu füh len. Im allgemeinen ist eine derartige Vorrichtung in einem Stuhl oder einem Sofa eingebaut, so daß ein maximaler Berüh rungsbereich mit dem Körper erreicht wird. Für den Fall, daß die Vorrichtung in einem Stuhl eingebaut ist, müssen sowohl die Vorrichtung als auch der Stuhl die ihnen zukommenden Funktionen ausreichend erfüllen.

Ein Beispiel für eine herkömmliche körpersensible akusti sche Vorrichtung, welche in einem Stuhl eingebaut ist, ist in der Fig. 1 gezeigt. In der Fig. 1 bezeichnet die Bezugs ziffer 1 Rahmen eines Stuhls, welcher eine Sitzfläche 1 a und eine Rückenlehne 1 b aufweist. Treibereinrichtungen 2 mit Rahmenteilen sind in der Sitzfläche 1 a und der Rücken lehne 1 b vorgesehen. Die Treibereinrichtungen 2 werden von niederfrequenten elektrischen Eingangssignalen angetrieben. An den Rahmen für die Sitzfläche 1 a und die Rückenlehne 1 b sind Tuchteile 3 gespannt. Die Tuchteile 3 bestehen aus Baumwollgewebe, wie es beispielsweise für Zelte verwendet wird.

Bei dieser körpersensiblen akustischen Vorrichtung werden niederfrequente elektrische Signale an die Treibereinrich tungen 2, welche von den Tuchteilen 3 getragen werden, ge legt, so daß eine Schwingung auf den menschlichen Körper übertragen wird. Kissen oder dgl. können an der Sitzfläche 1 a und an der Rückenlehne 1 b, falls erforderlich, angeord net sein. In diesem Fall muß die Schwingung zum Körper durch die Tuchteile 3 und die Kissen übertragen werden.

Die herkömmliche körpersensible akustische Vorrichtung ist dadurch beeinträchtigt, daß dann, wenn die Treiberein richtungen 2 schwingen, in den Tuchteilen 3 ein Nebengeräusch erzeugt wird, das als Störgeräusch gehört wird.

Die Tuchteile 3 besitzen als mechanisch schwingende Elemen te ein geringes Gewicht, eine hohe Steifigkeit und einen geringen Widerstand (bzw. Eigenverlust). Aufgrund dieser Eigenschaften ist die niedrigste Resonanzfrequenz hoch, und die vom menschlichen Körper empfundene Schwingung ist im Niederfrequenzbereich nicht ausreichend.

Die Erfindung befaßt sich ferner mit einem elektromechani schen Schwingungswandler, welcher als Treibereinrichtung in einer derartigen körpersensiblen akustischen Vorrichtung verwendet werden kann, und insbesondere mit einem elektro mechanischen Schwingungswandler, der vergrößerte Bereiche der niedrigsten Resonanzfrequenz und eine verringerte Reso nanzschärfe aufweist.

Beispiele für herkömmliche elektromechanische Schwingungs wandler sind Lautsprechereinheiten und Schwingungsübertrager in einer körpersensiblen akustischen Vorrichtung. Ein typi sches Beispiel eines Wandlers ist in den Fig. 2 und 3 dar gestellt. Dieser Wandler besitzt einen magnetischen Kreis 42 in einem Außengehäuse 41 sowie eine ringförmige Dämpfungs einrichtung 43 (Fig. 3). Die Dämpfungseinrichtung wird an ihrem Innenumfang zwischen einer Deckplatte 42 A und einem Magneten 42 B gehalten. Ihr Außenumfang ist am Außengehäuse 41 befestigt. Eine Kappe 41 A ist in das Außengehäuse 41 in der Weise eingesetzt, daß der äußere Umfangsteil der Dämpfungseinrichtung 43 gegen das Außengehäuse 41 durch die Kappe 41 A gedrückt wird.

Ein Ende einer Spulenwicklung 44 ist an der Kappe 41 A befe stigt. Eine Treiberspule 44 a, die um die Spulenwicklung 44 gewickelt ist, ist im Luftspalt des magnetischen Kreises 42 angeordnet.

Wenn ein Treiberstrom an die Treiberspule 44 a angelegt wird, wird in der Spulenwicklung 44 eine Antriebskraft durch den im Luftspalt gebildeten Magnetfluß erzeugt, so daß die Spu lenwicklung 44 bewegt wird. Auf diese Weise wird der magne tische Kreis 42, welcher durch die Dämpfungseinrichtung 43 elastisch aufgehängt ist, gegenüber dem Außengehäuse 41 be wegt. Wenn das Außengehäuse 41 an einem in Schwingung zu versetzenden Element, das eine ausreichende mechanische Impedanz aufweist, befestigt ist, kann der Wandler in Abhän gigkeit vom Ausgangssignal des Elements schwingen.

Wie aus obiger Beschreibung zu ersehen ist, besteht die Dämpfungseinrichtung 43 normalerweise aus einer dünnen Plat te und kann daher einen ausreichend hohen Eigenverlust nicht vorsehen. Der Wandler hat daher eine extrem hohe Resonanz schärfe und folglich für die Wiedergabe ein nur schmales effektives Frequenzband. Das bedeutet, daß der Wandler ein schlechtes Einschwingverhalten aufweist.

Außerdem wird bei diesem Wandler die Spannung der Dämpfungs einrichtung 43 zur Unterdrückung einer extrem großen Ampli tude aufgrund der hohen Resonanzschärfe verwendet. Hieraus ergibt sich, daß bei einem hohen Eingangssignal die Dämp fungseinrichtung hierauf durch eine Wellenform reagiert, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Das bedeutet, daß die Spitzen eingefallen sind. Wenn der Wandler über einen langen Zeit raum hin verwendet wird, besteht die Gefahr des Bruches der Dämpfungseinrichtung.

Der Schwerpunkt des magnetischen Kreises 42 fällt nicht mit der Position der Lagerung der Trägheitseinrichtung 43 zusam men. Nicht nur diese Tatsache, sonder auch die Abmessung des magnetischen Kreises ist verantwortlich für das Auftreten eines rollenden Vorgangs, der unregelmäßige Schwingungen bzw. Restschwingungen hervorruft.

Zur Vermeidung der oben beschriebenen Schwierigkeiten bei herkömmlichen körpersensiblen akustischen Vorrichtungen ist es Aufgabe der Erfindung, eine körpersensible akustische Vorrichtung zu schaffen, bei der Nebengeräusche aufgrund der Schwingung der Tuchteile gering sind, und welche sich in der Erzeugung niederfrequenter Schwingungen auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der körpersensiblen akustischen Vorrichtung gemäß der Erfindung werden die Tuch- bzw. Bespannungsteile, welche an den Rahmen zur Bildung eines Stuhlaufbaus aufgespannt sind, durch Überziehen eines netzartigen Gewebes aus Fasern mit einem geschäumten Kunstharz gebildet.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, die oben beschriebenen Schwierigkeiten bei herkömmlichen elektromagnetischen Schwin gungswandlern zu beseitigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein elektromechanischer Schwingungswandler vorgesehen, welcher einen magnetischen Kreis aufweist, der eine Führungsöffnung besitzt, die in seiner Mitte gebildet ist und sich in Richtung der akusti schen Achse erstreckt, wobei ein Kopplungsteil in der Füh rungsöffnung befestigt ist, das mit Endteilen am Außengehäu se gekoppelt ist, wobei eine Antriebskraft, die durch die Treiberspule erzeugt wird, nur in Richtung der akustischen Achse übertragen wird.

Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer her kömmlichen körpersensiblen akustischen Vor richtung;

Fig. 2 eine schnittbildliche Darstellung eines her kömmlichen elektromechanischen Schwingungs wandlers;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Dämpfungseinrichtung im bekannten elektromechanischen Schwingungs wandler;

Fig. 4 eine Kurvendarstellung zur Erläuterung des Betriebs der Dämpfungseinrichtung;

Fig. 5 in auseinandergezogener perspektivischer Dar stellung eine körpersensible akustische Vor richtung, die ein Ausführungsbeispiel der Er findung ist;

Fig. 6 eine charakteristische Kurvendarstellung, die Nebengeräusche der Tuchteile darstellt;

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines weite ren Ausführungsbeispiels für die körpersensible akustische Vorrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 8 in schnittbildlicher Darstellung ein Ausfüh rungsbeispiel für einen elektromechanischen Schwingungswandler der Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren im folgenden erläu tert.

Die Fig. 5 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Aus führungsbeispiels einer körpersensiblen akustischen Vorrich tung, welche gemäß der Erfindung aufgebaut ist. In der Fig. 5 sind die Bestandteile, welche im Zusammenhang mit der Fig. 1, welche eine herkömmliche körpersensible akustische Vorrichtung darstellt, schon beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

In der Fig. 5 sind Bespannungsteile bzw. Tuchteile 30 an Rahmen 1 ausgebreitet bzw. aufgespannt. Jeder der Bespan nungsteile 30 besitzt ein aus Fasern bzw. Fäden gebildetes Netz und eine geschäumte Kunstharzschicht, welche das Faser netz bedeckt.

Die Ketten und Fäden der Netze werden gebildet durch Ver drehen von einigen Zehnfachanordnungen von beispielsweise Polyesterfäden bzw. -fasern, wobei die Ketten und Fäden in Abständen von etwa 5 mm (die Masche beträgt 5 mm²) angeord net sind. Die Fasernetze werden mit einem verschäumbaren Harz, beispielsweise Vinylchloridharz, beschichtet und dann einer geringen Schäumung unterzogen.

Die so geformten Bespannungsteile 30 werden dann durch Fal ten in zwei Lagen zu Taschen geformt. Treibereinrichtungen 2 werden in die so geformten Taschen eingesetzt, und die Taschen werden an den Rahmen ausgebreitet und aufgehängt zur Formung einer Sitzfläche 1 a und einer Rückenlehne 1 b.

In der Fig. 6 ist eine Kurvendarstellung gezeigt, welche einen Vergleich der Nebengeräuschkurven für eine körper sensible akustische Vorrichtung nach der Erfindung und einer herkömmlichen Vorrichtung wiedergibt.

Im einzelnen zeigt die Fig. 6 charakterische Kurven der Nebengeräusche einer Vorrichtung nach der Erfindung und einer herkömmlichen Vorrichtung. Wie aus der Fig. 6 zu er sehen ist, besitzt eine herkömmliche körpersensible akusti sche Vorrichtung einen relativ hohen Schalldruckpegel über den gesamten Frequenzbereich hin, während die körpersensible akustische Vorrichtung nach der Erfindung nur niedrige Schalldruckpegel im Bereich von 100 Hz bis 500 Hz aufweist.

Die körpersensible akustische Vorrichtung, bei welcher Be spannungsteile zur Anwendung kommen, welche durch Beschich ten von Fasernetzen mit einem geschäumten Kunstharz herge stellt sind, besitzt die folgenden Vorteile:

1) Wenn der Bespannungsteil durch die Treibereinrichtung 2 in Schwingung versetzt wird, ergibt sich keine voll ständig ebene Schwingung, und mithin wird das Entstehen von Nebengeräuschen unterdrückt.
2) Da der Bespannungsteil durch Beschichten des Netzes mit dem geschäumten Harz gebildet wird, erhöht sich das Ge wicht des Bespannungsteils, woraus eine verringerte unterste Resonanzfrequenz resultiert.
3) Da die Fasern bzw. Fäden, welche den Bespannungsteil bilden, mit dem geschäumten Harz beschichtet sind, be sitzt der Bespannungsteil eine erhöhte Flexibilität, d. h. verringerte Steifigkeit, und der Eigenverlust erhöht sich damit. Hieraus ergibt sich, daß die unterste Resonanzfrequenz des Bespannungsteils verringert und die Resonanzschärfe (Q-Faktor) reduziert ist. Aufgrund der verringerten Resonanzschärfe besitzt die empfangene körpersensible Schwingung einen mehr natürlichen Charak ter und ist weniger sprunghaft.

Die Fig. 7 zeigt eine perspektivische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels für eine körpersensible akusti sche Vorrichtung nach der Erfindung. Bei dieser Vorrichtung sind die Sitzfläche 1 a und die Rückenlehne 1 b des Stuhls mit einem Bespannungsteil 30 bzw. Tuchteil bedeckt, und die Treibereinrichtung 2 ist im Bespannungsteil an der Rücken lehne 1 b vorgesehen. Bei dieser Vorrichtung erhält man eine gerichtete Schwingung, und die Schwingung der Sitzfläche 1 a besitzt einen geringeren Pegel als die Schwingung der Rückenlehne 1 b. Hierdurch wird ein unbehagliches Empfinden des Hörers verhindert.

Wie obige Beschreibung erläutert, wird bei der körpersensib len akustischen Vorrichtung nach der Erfindung ein Bespan nungsteil bzw. Tuchteil durch eine Treibereinrichtung in Schwingung versetzt, wobei der Bespannungsteil gebildet ist durch Beschichten eines Fasernetzes mit geschäumtem Kunst harz. Durch diesen Aufbau wird bei der Vorrichtung nach der Erfindung die Erzeugung von Nebengeräuschen aufgrund der Schwingung des Bespannungsteils verhindert, und man erhält eine ausgezeichnete Wiedergabe des Schalls im Niederfrequenz bereich.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8 beschrieben. In der Fig. 8 ist ein zylindrisches Außengehäuse 51 vorgesehen, das eine ge ringe Höhe aufweist. Kappen 52 A und 52 B sind an beiden End flächen des Außengehäuses 51 befestigt und bilden einen Spalt im Gehäuse.

In diesem Spalt ist mit Hilfe von Gummidämpfern 54, welche jeweils innen mit konischen Spulen versehen sind, und durch Gießen geformt sind, ein magnetischer Kreis 53 aufgehängt. Die Außenränder der Schwingungsdämpfer 54 sind an den Kappen 52 befestigt.

Ein Endteil einer Spulenwicklung 55 ist zusammen mit einem Flansch 58 A eines Zylinderstücks (weiter unten beschrieben) fest mit der einen Kappe 52 A verbunden. Eine Treiberspule 56 ist auf die Spulenwicklung 55 aufgewickelt. Die Treiberspule 56 ist im Luftspalt des magnetischen Kreises 53 angeordnet.

Der magnetische Kreis 53 besitzt einen mittleren Pol 53 A, in welchem eine Führungsöffnung 53 B entlang der Mittenachse gebildet ist. Ein selbstschmierendes Führungsgleitstück 17 aus Metall oder Acetalharz ist in der so gebildeten Füh rungsöffnung 53 B befestigt.

Ein Kopplungsteil, welches durch das schon erwähnte Zylin derstück 58 mit dem Flansch 58 A am einen Ende gebildet ist, ist in das Führungsgleitstück 17 mit einem Spalt in der Größenordnung von 0,01 mm bis 0,06 mm in der Weise einge setzt, daß selbst bei der Kolben- bzw. Hubbewegung die Treiberspule 56 mit der Deckplatte nicht in Berührung kommen kann. Der Flansch 58 A ist an der Kappe 52 A befestigt. Der anderer Endteil des Zylinderstücks 58 ist an der anderen Kappe 52 B befestigt. Das Zylinderstück 58 besitzt die Form eines Rohres, durch welches die beiden Seiten des Wandlers miteinander verbunden sind.

Wenn ein Treiberstrom an die Treiberspule 56 geliefert wird, bewegt sich die Spulenwicklung 55 hin und her in Abhängig keit vom Magnetfluß im Luftspalt. Dabei werden die Kappen 52 A und 52 B in Schwingung versetzt. Die Schwingung der Kap pen 52 A und 52 B wird über die Spulenwicklung 55 auf das Zylinderstück 58 übertragen, so daß das Zylinderstück sich entlang dem Führungsgleitstück 17 bewegt.

Bei diesem Betrieb dienen die Schwingungsdämpfer 54 zur Regulierung der Position des magnetischen Kreises im stati schen Zustand (seine Null-Lage während der Schwingung), um eine Steifigkeit (eine elastische Komponente) zwischen dem Außengehäuse 51 und dem Magnetkreis 53 und um einen Wider stand vorzusehen.

Während des Betriebs wird Joule-Wärme in der Treiberspule erzeugt. Ferner entsteht Reibungswärme zwischen dem Zylin derstück 58 und dem Führungsgleitstück 17. Durch diese Wärme entstehen jedoch keine Schwierigkeiten, wenn die Betriebs frequenz geringer als etwa 200 Hz ist. Selbst wenn die Be triebsfrequenz höher als etwa 100 Hz ist, verhindert die Schmiereigenschaft des Führungsgleitstücks 17 die Entstehung von Wärme und Gleitgeräuschen.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kopplungs glied zwischen den Kappen ein hohles Zylinderstück. Anstelle des Hohlzylinders kann auch ein Vollzylinder verwendet wer den, wenn er in ausreichendem Maße Wärme abgeben kann. Außerdem sind die Schwingungsdämpfer 54 im Hinblick auf ihre Ausgestaltung nicht eingeschränkt, so lange sie eine ausrei chende Elastizität und einen ausreichenden Widerstand vor sehen. Das Führungsgleitstück 17 kann auch kürzer ausgebil det sein und nur in einem Endteil der Führungsöffnung 53 B vorgesehen sein.

Aus obiger Beschreibung ergibt sich, daß bei dem elektro mechanischen Schwingungswandler nach der Erfindung eine Führungsöffnung entlang der Mittenachse des Magnetkreises gebildet wird, das Kopplungsglied verschiebbar in der Füh rungsöffnung geführt ist und beide Enden des Kopplungsteiles an dem Außengehäuse befestigt sind. Hieraus ergeben sich für den Wandler nach der Erfindung die folgenden Vorteile:

a) Es ist für die Schwingungsdämpfer nicht erforderlich, den Magnetkreis in der Mitte in axialer Richtung zu halten. Demgemäß sind die Gestalt und der Aufbau der Schwingungsdämpfer für die Einstellung der Steifigkeit und des Widerstandes frei bestimmbar. Außerdem können die niedrigste Resonanzfrequenz und die Resonanzschärfe für breite Bereiche eingestellt werden, und das Verhal ten des Wandlers kann wesentlich verbessert werden.
b) Der Wandler der Erfindung ist frei von der Schwierigkeit einer übermäßig großen Amplitude, die nichtlinear unter drückt werden muß. Demgemäß wird beim Wandler der Erfin dung die Leistungslinearität verbessert und ein Bruch der Schwingungsdämpfer vermieden.
c) Da der Magnetkreis in Schwingungsrichtung wenigstens an zwei Punkten gelagert ist, ist das Rollverhalten besei tigt und irreguläre Schwingungen und Restschwingungen sind ebenfalls unterdrückt.
d) Da eine größere Wahlfreiheit bezüglich der Ausbildung der Schwingungsdämpfer vorhanden ist, kann das Außen gehäuse, falls erforderlich, verkleinert werden.

Claims

1. Körpersensible akustische Vorrichtung, gekennzeichnet durch

- Rahmen (1), welche den Aufbau eines Stuhls mit Sitzfläche (1 a) und Rückenlehne (1 b) bilden;
- Bespannungsteile (30), welche an den Rahmen (1) ausgebrei tet sind, und welche durch Überziehen eines Netzes aus Fasern mit geschäumtem Kunstharz gebildet sind, und
- Treibereinrichtungen (2) für den Empfang von Nieder frequenzsignalen zum Inschwingungversetzen der Bespannungs teile (30).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kett- und Schußfäden des Netzes der Fasern in Abständen von etwa 5 mm angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das Kunstharz ein Vinylchloridharz ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Bespannungsteile (30) in zwei Lagen zur Bildung entsprechender Taschen gefaltet sind, und die Treibereinrichtung (2) in jede der Taschen eingesetzt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß eine der Treibereinrichtungen (2) an der Rückfläche eines der Bespannungsteile (30), welcher die Rückenlehne (1 b) des Stuhls bildet, angeordnet ist.

6. Elektromechanischer Schwingungswandler, gekennzeichnet durch

- ein Außengehäuse (51),
- einen Magnetkreis (53) mit einem Luftspalt und einer Füh rungsöffnung, welche in einem mittleren Bereich des Magnetkreises (53) gebildet ist und sich in Richtung einer akustischen Achse des Schwingungswandlers erstreckt;
- eine Treiberspule (56) im Luftspalt des Magnetkreises (53);
- eine Spulenwicklung (55), auf welche die Treiberspule (56) gewickelt ist, wobei die Spulenwicklung (55) die Bewegung der Treiberspule (56) auf das Außengehäuse (51) überträgt;
- einen Schwingungsdämpfer (54), der den Magnetkreis (53) am Außengehäuse (51) lagert, und
- ein Kopplungsglied (58), welches in der Führungsöffnung (53 B) befestigt ist und Endteile aufweist, die mit dem Außengehäuse (51) in der Weise gekoppelt sind, daß eine Antriebskraft, welche von der Treiberspule (56) erzeugt wird, nur in Richtung der akustischen Achse übertragen wird.

7. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß fer ner ein Führungsgleitstück (17) in der Führungsöffnung be festigt ist zur gleitenden Führung des Kopplungsteils (58).

8. Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsgleitstück (17) aus selbstschmierendem Material be steht.