DE4223572C1 - Vorrichtung zur Schallabstrahlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schallab­ strahlung im Bereich eines Telefones, die im wesent­ lichen aus einem mit einer Membran versehenen Laut­ sprecher besteht, der von einem Gehäuse gehaltert ist und im Bereich der Rückseite mit einem den rückwärtig abgestrahlten Schall dämpfenden Topf versehen ist und bei dem der Topf mit einem akustischen Resonator ge­ koppelt ist, der in einem vorgebbaren Frequenzbereich eine Intensivierung der Bewegung der Membran hervorruft und aus einer Kombination des Lautsprechers mit dem Topf resultierende Schallpegelverluste bereichsweise durch Resonanzdruckwellen kompensiert.

Übliche Telefongehäuse bestehen im wesentlichen aus Plastik und haltern zur Bedienung erforderliche bewegliche Teile. Derartige bewegliche Teile sind bei­ spielsweise Tasten und Gabelumschalter. Es handelt sich somit bei diesen Bedienelementen um Bauelemente, die einen Mindestfreiraum benötigen, um ein Klemmen zu ver­ meiden. Wird ein üblicher Lautsprecher ohne zusätzliche Maßnahmen in ein derartiges Gehäuse eingebaut, so be­ steht die Gefahr, daß die beweglichen Teile durch den vom Lautsprecher innerhalb des Gehäuses erzeugten Schalldruck in Vibrationen versetzt werden. Derartige Schalldrücke können bis in eine Größenordnung von 110 dB rel. 20 Mikropascal reichen.

Schalldrücke in dieser Höhe stören darüber hinaus auch bei Freisprecheinrichtungen, da die erzeugten Vibrati­ onen nicht auf die beweglich innerhalb des Gehäuses angeordneten Teile begrenzt sind, sondern sich auf das gesamte Gehäuse übertragen. Das Gehäuse wird somit in Schwingungen versetzt, die sich auf ein im gleichen Gehäuse eingebautes Freisprechmikrofon übertragen kön­ nen.

Zur Reduzierung dieser Kopplungen ist es bekannt, den Lautsprecher in einem rückwärtigen Bereich mit einem Topf zu versehen, um den rückwärtig abgestrahlten Schall zu dämpfen. Hierdurch wird eine unmittelbare Ausbreitung innerhalb des Gehäuses verhindert. Nach­ teilig ist dabei, daß ein derartiger Topf meistens nicht so groß dimensioniert ausgelegt werden kann, daß durch den Topf die Resonanzfrequenz des Lautsprechers nur unwesentlich zu höheren Frequenzen hin verschoben wird. Das von dem Topf eingeschlossene Luftvolumen wird durch die Membran des Lautsprechers komprimiert. Diese Wirkung tritt besonders bei hohen Hüben im tieffre­ quenten Bereich auf. Die Wirkung entspricht einer zu­ sätzlichen zur Membran parallel geschalteten Feder, beeinflußt die wirksame Steifigkeit der Membran und setzt somit die Resonanzfrequenz nach oben herauf. Hieraus resultiert, daß der abgestrahlte Frequenzbe­ reich eingeengt wird und eine Sprachwiedergabe dem Be­ nutzer dünn und unnatürlich erscheint.

Aus der DE 19 60 745 U1 ist es bekannt, die Tonwieder­ gabe eines Lautsprechers dadurch zu verbessern, daß eine Lautsprechermembran in ein Gehäuse eingesetzt wird und ein zwischen dem Gehäuse der Membran aufgespannter Innenraum an einen Resonator angeschlossen wird. Insbe­ sondere ist daran gedacht, den Resonator aus einer Mehrzahl langer und dünner Rohre auszubilden, die mit einem offenen Ende in den Hohlraum zwischen Gehäuse und Lautsprechermembran einmünden und im Bereich einer Rückseite des Gehäuses spiralförmig aufgewickelt sind. Hierdurch können lange Rohre mit einem schmalen und langen Resonanzinnenraum kompakt angeordnet werden. Die Rohre sind im Bereich ihrer der Lautsprechermembran abgewandten Enden offen, um einen Druckanstieg inner­ halb des Gehäuseinnenraumes relativ zur Umgebung zu vermeiden. Es wird somit ein akustischer Widerstand bereitgestellt, der zwar einen Kurzschluß vermeidet, zeitlich verzögert jedoch zu einem Druckausgleich führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor­ richtung der einleitend genannten Art derart zu ver­ bessern, daß eine Kompensation des Schallpegelverlustes bei tiefen Frequenzen erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für eine Linearisierung einer Frequenzkurve der Schall­ übertragung in einem mittleren Frequenzbereich von etwa 300 bis 400 Hertz der akustische Resonator mit einer Öffnungsfläche versehen ist, die etwa 10 bis 20% der Fläche der Membran des Lautsprechers beträgt.

Mit Hilfe des akustischen Resonators ist es möglich, im Bereich tiefer Frequenzen einen zusätzlichen Antrieb der Membran des Lautsprechers hervorzurufen und hier­ durch den Schallpegelverlust zu kompensieren, der aus der Verwendung des Topfes resultiert. Es ist somit le­ diglich erforderlich, den akustischen Resonator derart zu dimensionieren, daß die aus der Dimensionierung des Topfes resultierenden nachteiligen akustischen Effekte kompensiert werden und dennoch die erwünschte Abschat­ tung des rückwärtigen Bereiches gegen abgestrahlte Schallwellen erfolgt.

Eine konstruktiv besonders einfache Ausführungsform wird dadurch bereitgestellt, daß der akustische Reso­ nator aus einem verschlossenen Rohr besteht.

Eine Minimierung der Baulänge des Rohres kann dadurch erfolgen, daß ein Boden das Rohr in einem dem Topfab­ gewandten Bereich abschließt.

Zur Vergrößerung der konstruktiven Freiheiten bei einer gerätetechnischen Anordnung des Resonators wird vorge­ schlagen, daß der akustische Resonator aus einem mit einem Verschluß versehenen Schlauch ausgebildet ist. Der Schlauch kann beliebig im Gehäuse verlegt werden.

Insbesondere ist daran gedacht, daß der Schlauch aus einem weichen und biegsamen Material ausgebildet ist.

Zur Gewährleistung einer zuverlässigen Wirksamkeit des Resonators wird vorgeschlagen, daß der Resonator einen Durchmesser von etwa 15 mm aufweist. Dies ist zweck­ mäßig, wenn der Lautsprecher, wie bei Telefonen üblich, einen Durchmesser von ca. 50 mm hat. Die Fläche der Öffnung des Resonators beträgt dadurch etwa 10 . . . 20% der Fläche der Lautsprechermembran.

Eine Kompensation typischer Frequenzverluste im unteren Frequenzbereich durch handelsübliche Lautsprecher- Topf-Kombinationen kann dadurch erfolgen, daß der Re­ sonator eine Länge von etwa 15-20 cm aufweist.

Eine preiswerte Fertigung und Montage wird dadurch er­ möglicht, daß das Gehäuse mit einem stutzenförmigen Ansatz versehen ist, auf den der Resonator aufschiebbar ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung, die mit einem Lautsprecher, einem schalenförmigen Topf sowie einem rohrförmigen akustischen Resonator versehen ist und

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung von Amplituden- Frequenz-Diagrammen zur Gegenüberstellung eines gleichmäßigen Frequenzübertragungsbe­ reiches, eines durch den Topf beeinflußten Frequenzübertragungsbereiches und eines Fre­ quenzübertragungsbereiches des Resonators.

Die Vorrichtung zur Schallabstrahlung besteht im we­ sentlichen aus einem Lautsprecher (5), einem schalen­ förmigen Topf (3) sowie einem den Lautsprecher (5) halternden Gehäuse (7). Das Gehäuse (7) kann aus einer Oberschale (4) sowie einer Unterschale (6) ausgebildet sein. Das Gehäuse (7) ist mit Durchbrüchen (8) verse­ hen, um von einer Membran des Lautsprechers (5) erzeug­ te Schallwellen in eine Umgebung des Gehäuses (7) lei­ ten zu können.

Der Topf (3) weist einen stutzenförmigen Ansatz (9) auf, auf den ein akustischer Resonator (10) auf schieb­ bar ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 besteht der Resonator (10) aus einem Schlauch (2), der durch eine am Ansatz (9) angeformte Wulst (11) schalldicht mit dem Ansatz (9) verbunden ist. Ein Aufschieben des Schlauches (2) auf den Ansatz (9) kann durch eine Ver­ jüngung (12) an dem dem Topf (3) abgewandten Ende des Ansatzes (9) erleichtert werden. Im Bereich seines dem Ansatz (9) abgewandten Endes ist der Schlauch (2) von einem Stopfen (1) verschlossen.

Statt eines Schlauches (2) können als Resonator (10) aber auch ein Rohr oder anders artig geformter Hohlkör­ per verwendet werden.

Zur Veranschaulichung der akustischen Wirkungsweise ist in Fig. 2 ein Frequenz-Amplitudendiagramm dargestellt, das aus einer Frequenzachse (13) und einer Amplitudenachse (14) besteht. Es sind ein gleichmäßiger Übertragungsverlauf (15), ein durch den Topf (3) verän­ derter Topfübertragungsverlauf (16) sowie ein Resona­ torübertragungsverlauf (17) eingezeichnet. Es ist er­ sichtlich, daß näherungsweise wieder der gleichmäßige Übertragungsverlauf (15) erzeugt werden kann.

Vom akustischen Resonator (10) wird eine schwingende Luftsäule eingeschlossen, deren Eigenresonanz sich er­ gibt aus dem Quotienten der Schallgeschwindigkeit der Luft und dem Produkt aus der Wurzel von 2, der Zahl pi und einer Resonatorkonstante. Die Resonatorkonstante ihrerseits ergibt sich dabei aus der Summe der geome­ trischen Länge des Rohres und dem Produktes aus pi/2 und dem Rohrdurchmesser. Als wesentliche geometrische Größe geht somit in die Bestimmung der Eigenresonanz die Länge des Resonators (10) ein. Durch ein geeignetes Ablängen ist es deshalb problemlos möglich, eine Anpas­ sung an die gewünschte Frequenz vorzunehmen. Bei einer gewünschten Resonanzfrequenz von etwa 300 bis 400 Hz ergibt sich eine Länge des akustischen Resonators von etwa 20 cm. Ein derartiger Resonator ist somit in ein­ facher Weise in einem Gehäuse (7) eines Telefones un­ terzubringen. Die Wirksamkeit des Resonators (10) hängt wesentlich von seinem Durchmesser ab. Dies resultiert daraus, daß zu einem Antrieb der Membran des Lautspre­ chers (5) ein bestimmtes Volumen erforderlich ist, um die notwendigen Kräfte aufzubringen. Für einen Laut­ sprecher von etwa von 50 mm Durchmesser hat sich ein Durchmesser des Resonators (10) von etwa 15 mm als zweckmäßig erwiesen.

Alternativ zu einer Korrektur der Tiefenwiedergabe ist es auch möglich, durch die Längenvorgabe des Resonators (10) Frequenzgangeinbrüche in anderen Frequenzbereichen zu kompensieren. Dies kann beispielsweise in einem Bereich von 600 Hz erfolgen, da hier aufgrund der übli­ chen Meßmethoden zur Ermittlung der Frequenzkurven Ein­ brüche durch Schallreflexionen an einer bei der Messung verwendeten Platte hervorgerufen werden.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform besteht in einer Fertigung des Resonators aus einem schlauchför­ migen weichplastischen Material. Ein derartiger Schlauch kann zum einen mühelos an eine Kontur des Ge­ häuses (7) angepaßt werden und es ist darüber hinaus möglich, eine lose Verlegung vorzusehen. Schließlich ist auch ein nachträgliches Einbauen eines derartigen Resonators (10) in bereits gefertigte Gehäuse (7) mög­ lich.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Schallabstrahlung im Bereich eines Telefones, die im wesentlichen aus einem mit einer Membran versehenen Lautsprecher besteht, der von einem Gehäuse gehaltert ist und im Bereich der Rückseite mit einem den rückwärtig abgestrahlten Schall dämpfenden Topf versehen ist und bei dem der Topf mit einem akustischen Resonator gekoppelt ist, der in einem vorgebbaren Frequenzbereich eine In­ tensivierung der Bewegung der Membran hervorruft und aus einer Kombination des Lautsprechers mit dem Topf resultierende Schallpegelverluste bereichs­ weise durch Resonanzdruckwellen kompensiert, da­ durch gekennzeichnet, daß für eine Linearisierung einer Frequenzkurve der Schallübertragung in einem mittleren Frequenzbereich von etwa 300 bis 400 Hertz der akustische Resonator (10) mit einer Öffnungsfläche versehen ist, die etwa 10 bis 20% der Fläche der Membran des Lautsprechers beträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der akustische Resonator (10) aus einem verschlossenen Rohr besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Boden das Rohr in einem dem Topf (3) abgewandten Bereich abschließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der akustische Resonator (10) aus einem mit einem Verschluß versehenen Schlauch (2) ausge­ bildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schlauch (2) aus einem weichen und biegsamen Material ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fläche der Öffnung des Resonators (10) einen Durchmesser von etwa 15 mm aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Resonator (10) eine Länge von etwa 15 . . . 20 cm aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) mit einem stutzenförmigen Ansatz (9) versehen ist, auf den der Resonator (10) aufschiebbar ist.