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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Lautsprechersystem mit einem Gehäuse, das eine Lautsprechereinrichtung
und einen Bass-Reflexkanal aufweist, wobei dieser Kanal zwei offene Enden
sowie Mittel zum Unterdrücken
von Störungen aufweist.
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Ein Bass-Reflexkanal ist im Grunde
ein offenes Rohr oder Röhre,
mit dessen Hilfe ein internes Volumen eines Lautsprechergehäuses mit
einer Umgebung außerhalb
des Gehäuses
kommuniziert, wobei ein offenes Ende innerhalb des Gehäuses liegt und
ein offenes Ende außerhalb
des Gehäuses
liegt. Ein derartiger Kanal verbessert die Wiedergabe von Schall
in dem unteren Bereich des Frequenzspektrums. Die Wirkungsweise
des Bass-Reflexkanals
basiert auf dem Prinzip des Helmholtz-Resonators, der an sich bekannt
ist, wobei die Frequenz des wiedergegebenen Schalles von dem Volumen
des Gehäuses,
der Länge
und dem Durchmesser des Kanals und der Geschwindigkeit des Schalles
abhängig
ist. Kleine Lautsprechergehäuse
erfordern einen Kanal eines relativ geringen Durchmessers. Aber
in einem kleinen Gehäuse
ist es notwendig, dass je Zeiteinheit derselbe Betrag an Luft durch
den Kanal fließt,
damit derselbe Schalldruck auf der Hehnholtz-Frequenz oder in der
Nähe derselben
erhalten wird, wie in einem großen
Gehäuse.
Dies bedeutet, dass die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft in dem Kanal für
ein kleines Gehäuse
relativ hoch ist. Es hat sich herausgestellt, dass wenn bekannte
Bass-Reflexkanäle
verwendet werden, ein hoher Schallpegel auf der Hehnholtz-Frequenz
oder in deren Nähe
mit Störgeräuschen,
d. h. unerwünschten
Geräuschen,
einhergeht.
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Aus EP-A 0 361 445 ist ein Lautsprechersystem
bekannt, das ein Gehäuse
aufweist mit einem Lautsprecher und einem Bass-Reflexkanal, bestehend
aus vielen Einzelteilen. Dieser Bass-Reflexkanal umfasst einen viskoelastischen
Teil, hergestellt aus zwei aus Gummi bestehenden Außenzylindern, vorgesehen
fluchtend zueinander, und aus einem luftdurchlässigen Teil, hergestellt aus
einem aus Filz bestehenden Innenzylinder, wobei der Innenzyliner sich
zwischen und zu einem wesentlichen Teil in dem Außenzylinder
erstreckt, an dem er befestigt ist.
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Der darin verwendete Bass-Reflexkanal dient
dazu, unerwünschten
Geräuschen,
insbesondere Kanalresonanzgeräuschen
entgegenzuwirken. Der aus vielen Teilen bestehende Kanal weist aber auch
einen Nachteil des bekannten Lautsprechersystems auf, weil die Herstellung
eines derartigen Bass-Reflexkanals ziemlich arbeitsintensiv ist,
und zwar durch die Notwendigkeit der Anordnung der jeweiligen Teile
gegenüber
einander und durch die darauffolgende Befestigung derselben aneinander.
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Es ist deswegen u. a. eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung das bekannte Lautsprechersystem zu verbessern
um unerwünschten
Geräuschen auf
eine effektive und einfache An und Weise entgegenzuwirken.
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Um dies zu erreichen weist das Lautsprechersystem
nach der vorliegenden Erfindung das Kennzeichen auf, dass der Kanal
die Form eine rohrförmigen
Körpers
hat, der aus einem festen Material hergestellt ist, und dass die
Mittel zum Unterdrücken von
Störungen
ein zentrales Gebiet des rohrförmigen Körpers haben,
wobei dieses Gebiet zentral gegenüber den offenen Enden vorgesehen
und am Umfang mit Löchern
versehen ist, sowie aus einem Schaummaterial, das in und/oder auf
den Löchern
vorgesehen ist. Der Vollständigkeit
halber sei erwähnt,
dass der Bass-Reflexkanal eine Umfangswand hat, wobei die Löcher folglich
in dieser Wand vorgesehen sind.
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Unerwünschte Geräusche treten auf, indem an
den beiden offenen Enden des Kanals Luftwirbel erzeugt werden. Dieser
Effekt tritt insbesondere in dem Fall kleiner und enger Kanäle auf,
die meistens bei kleinen Gehäusen
verwendet werden. Die an den offenen Enden des Kanals auftretenden
Wirbel erzeugen Geräusche,
dominiert durch bestimmte Frequenzen. Diese Frequenzen entsprechen
der sog. 1/2λ Resonanzfrequenz
des Kanals und Harmonischen dieser Frequenz. Unerwünschte Geräusche, die
mit der 1/2λ Resonanzfrequenz
erzeugt werden, werden auf effektive Weise reduziert, und zwar durch die
Maßnahmen,
die in dem Bass-Reflexkanal des Lautsprechersystems nach der vorliegenden
Erfindung getroffen worden sind. Die 1/2λ Resonanz zeigt einen maximalen
Druckpegel in der Mitte des Kanals, aber durch die Löcher in
dem zentralen Bereich ist der Schalldruck nach wie vor begrenzt,
und zwar wegen wegleckender Luft durch die Löcher, wobei das Vorhandensein
des Schaummaterials die erforderliche Dämpfung herbeiführt. Versuche
haben gezeigt, dass durch die einfachen getroffenen Maßnahmen eine
wesentliche Verringerung der unerwünschten Geräusche erzielt werden kann,
während
der erwünschte
Tonpegel nach wie vor der Gleiche sein kann. Weiterhin hat es sich
herausgestellt, dass die getroffenen Maßnahmen einen günstigen
Effekt auf den sog. Q-Faktor des Kanals haben. Der Vollständigkeit
halber sei bemerkt, dass dieser Qualitätsfaktor ein Maß der Schalldämpfung ist.
Im Falle eines günstigen,
d. h. relativ niedrigen Q-Faktors ist die Abfallzeit relativ kurz,
wodurch die gewünschten
Geräusche
sowie die unerwünschten
Geräusche
eine kürzere
Zeit nachklingen.
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Der Bass-Reflexkanal, der im Wesentlichen die
Form eines rohrförmigen
Körpers
hat, kann im Grunde aus jedem beliebigen Feststoff, wie Hartkunststoff,
beispielsweise Polystyrol, hergestellt werden. Der im Grunde hohle
Kanal kann im Querschnitt rund oder nicht rund sein. Im Grunde kann
das Schaummaterial jeder normale poröse luftdurchlässige Schaumkunststoff
sein, wie Polyurethanschaum, Polyetherschaum und PVC-Schaum, oder luftdurchlässiger Kautschuk.
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Es sei bemerkt, dass aus JP-A-4 114598
ein Lautsprechersystem von dem Bass-Reflextyp bekannt ist, bei dem
ein Rohr mit einer Kommunikationsöffnung halbwegs der Länge verwendet
wird. Bei diesem bekannten System werden relativ viele unerwünschte Geräusche erzeugt,
während
die Dämpfung
relativ niedrig ist (hoher Q-Faktor). Weiterhin wird in diesem bekannten
System nur die 1/2λ Resonanz
unterdrückt.
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In einer praktischen Ausführungsform
des Lautsprechersystems nach der vorliegenden Erfindung liegen am
Umfang des zentralen Gebietes des Kanals Öffnungen. Bei dieser Ausführungsform
wird die 1/2λ Resonanz
sehr effektiv unterdrückt.
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Eine Ausführungsform des Lautsprechersystem
nach der vorliegenden Erfindung hat die kennzeichnenden Merkmale,
wie in Anspruch 3 definiert. Die Verwendung dieser Ausführungsform
führt ebenfalls
zu einer Verringerung unerwünschter
Geräusche,
verursacht durch weitere Resonanzfrequenzen, insbesondere Harmonische
der 1/2λ Resonanzfrequenz.
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In einer praktischen Ausführungsform
gibt es Löcher
an dem Umfang in einem oder mehreren nicht zentralen Gebieten außerhalb
des zentralen Gebietes.
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Eine Ausführungsform des Lautsprechersystems
nach der vorliegenden Erfindung hat die kennzeichnenden Merkmale,
wie diese in dem Anspruch 5 definiert sind.
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Die Verwendung dieser Ausführungsform
ermöglicht
es, dass eine optimale Reduktion unerwünschter Geräusche, verursacht durch die
1/2λ Resonanzfrequenz
und der Harmonischen dieser Frequenz, erzielt wird.
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In einer einfach zu verwirklichenden
und dennoch effektiven Ausführungsform
des Lautsprechersystems nach der vorliegenden Erfindung hat das
Schaummaterial die Form einer Schicht, die den Kanal umgibt und
an einer Außenwand
des Kanals vorge sehen ist. Eine derartige Schicht wird beispielsweise
dadurch erhalten, dass ein Kragen aus einem Schaummaterial vorgesehen
wird.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich weiterhin auf einen Bass-Reflexkanal
zur Verwendung in dem Lautsprechersystem nach der vorliegenden Erfindung
und konstruiert, wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert ist.
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Es sei bemerkt, dass die Europäische Patentanmeldung
mit der Nummer 97202356.4, die am Tag der Einreichung der vorliegenden
Anmeldung noch nicht veröffentlich
worden ist, ein Lautsprechersystem von dem Bass-Reflextyp beschreibt,
wobei Maßnahmen
getroffen worden sind, u. a. um akustischen Verlusten und Verzerrungen
des wiedergegeben Tones entgegenzuwirken. Die Anwendung dieser Maßnahmen
in dem vorliegenden Lautsprechersystem nach der vorliegenden Erfindung
führt zu
weiteren überraschenden
Verbesserungen des Systems. Es hat sich herausgestellt, dass es
sehr günstig
ist, dass der Kanal mit einem Durchgang versehen wird, der in Richtung
der zwei offenen Enden sich bauscht, wobei sich bauschenden Teile
vorgesehen sind, wobei diese Teile sich über einen wesentlichen Teil
der Länge des
Kanals erstrecken und in einem länglichen
Teil des Kanals Begrenzungslinien haben, die sich in einem Winkel
mit einem Wert zwischen 3° und
12° gegenüber der
Längsachse
des Kanals erstrecken. Ein derartiger Kanal hat folglich Innenwände, die
gegenüber
der Längsachse
etwas geneigt sind.
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Die Anwendung dieser Maßnahme führt zu einem
höheren
Wiedergabepegel bei niedrigen Frequenzen und zu einer weiteren Verringerung
von Geräuschen.
Dies wird insbesondere verursacht durch die Tatsache, dass der Luftstrom
in dem Kanal den einigermaßen
geneigten Innenwänden
des Kanals längere
Zeit folgen kann, ohne dass der vorbeigehende Luft sich von der
Wand trennt. Dadurch können störende Wirbelbewegungen
der Luft und Geräusche,
akustische Verluste und Verzerrungen, die dies instand halten, minimiert
werden. Weiterhin haben Versuche gezeigt, dass ein Wert zwischen
3° und 6° nur minimale
Geräusche
und akustische Verluste auf der Helmholtz-Frequenz erzeugt, insbesondere wenn
der Bass-Reflexkanal eine Längsabmessung, und
in dem Fall eines runden Kanals, einen kleinsten Durchmesser in
der Größenordnung
von 13 bzw. 2 cm hat, während
das Volumen des Gehäuses
relativ gering ist, beispielsweise 2,5 dm3.
Weiterhin hat es sich herausgestellt, dass Begrenzungslinien einer Parabelform
fördern,
dass die Luft, die im Betrieb durch den Kanal geht, den Wänden des
Kanals längere
Zeit folgt. Es hat sich weiterhin herausgestellt, dass es günstig ist,
wenn die beiden offenen Enden des Kanals Endteile ha ben, die nach
außen
hin radial abgerundet sind. Derartige abgerundete Endteile fördern, dass
die Luft, wenn diese den Kanal verlässt, so lange an der Wand bleibt,
dass eine Trennung erst dann stattfindet, wenn ein Gebiet erreicht
worden ist, wo die Luftgeschwindigkeit bereits wesentlich abgenommen
hat. Für
wesentliche Luftgeschwindigkeiten in diesem Kanal führt dies
nur zu relativ leichten Turbulenzen in der Nähe der Enden des Kanals, was
nur minimale Störungen
und akustische Verluste ergibt. Da der Luftstrom pulsierend ist,
d. h. ständig
die Richtung ändert,
ist es wichtig, dass die beiden offenen Enden abgerundet sind. Es
hat sich herausgestellt, dass die günstigsten aerodynamischen Effekte
erzielt werden, wenn die abgerundeten Endteile einen Radius zwischen
3 und 10 mm haben. Die abgerundeten Endteile an den beiden offenen
Enden, welche Teile an die einigermaßen geneigten Innenwände grenzen,
können
sich zu Flanschen ändern,
die außerhalb
des Kanals liegen, beispielsweise zu Flanschen, die quer zu der
Längsachse
des Kanals orientiert sind. Diese Maßnahme kann auf bestimmten
Tonpegeln eine weitere Verbesserung des Lautsprechersystems herbeiführen. Einer
der Flansche kann in einem Wandteil des Gehäuses integriert sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform des Lautsprechersystems
nach der vorliegenden Erfindung,
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2 bis 4 je eine schematische Darstellung von
Abwandlungen der Bass-Reflexkanäle, geeignet zur
Verwendung in dem Lautsprechersystem nach der vorliegenden Erfindung,
und
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3 eine
Graphik, die den Schalldruck als eine Funktion der Frequenz darstellt.
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Das Lautsprechersystem nach der vorliegenden
Erfindung aus 1 umfasst
ein Gehäuse 1,
das eine Lautsprechereinrichtung 3 enthält, welche die Form eines an
sich bekannten Konus-Lautsprechers hat, und einen Bass-Reflexkanal 5.
Das Gehäuse 1 bildet
eine Kammer 2 eines bestimmten Volumens, beispielsweise
2,5 dm3. Der Kanal 5, der eine
offene Kommunikation zwischen der Kammer und eine Umgebung des Gehäuses schafft,
hat eine Wand 5a und eine Längsachse 51. Der Kanal 5 hat
zwei offene Enden 5b und 5c, von denen das eine
Ende, 5b, innerhalb des Gehäuses liegt und das andere Ende, 5c, an
der Außenseite
des Gehäuses
oder in der Nähe derselben
liegt, insbesondere in einem Wandteil
1a des Gehäuses 1.
Der Kanal 5 hat in dem vorliegenden Beispiel eine Länge L von
13 cm und einen kreisrunden Querschnitt mit einem minimalen Durchmesser
D von 2 cm. Der Kanal bildet zusammen mit dem Gehäuse einen
Helmholtz-Resonator, wirkt aber wie ein sog. 1/λ Rohr, wobei die erste Resonanzfrequenz eine
Wellenlänge
hat, die im Wesentlichen der doppelten Kanallänge entspricht. Der Kanal 5
hat beispielsweise einen Durchgang, der zu den offenen Enden 5b und 5c hin,
sich bauscht, während
der Kanal Begrenzungslinien 7 einer Parabelform in dem
länglichen
Teil haben kann. Ein sich bauschender Teil 5d und ein sich
bauschender Teil 5e sind an einander gegenüber liegenden
Stellen der Mitte M des Kanals vorhanden, wobei diese sich bauschenden
Teile sich in Richtung des offenen Endes 5b und 5c erweitern und
sich über
einen wesentlichen Teil der Kanallänge L erstrecken. Die parabelförmigen Begrenzungslinien 7 erstrecken
sich in einem Winkel a von maximal 12° gegenüber der Längsachse 51. In einem
zentralen Gebiet c in der Nähe
der Mittel M hat der Kanal Löcher 9,
die in der Wand 5a vorgesehen sind, wobei diese Löcher durch
gestrichelte Linien in 1 schematisch
dargestellt sind. In oder an diesen Löchern gibt es ein Schaummaterial.
Weiterhin können
Löcher 9 in
einem oder mehreren nicht zentralen Gebieten d zwischen der Mitte
M und den offenen Enden 5b und 5c vorgesehen sein.
Die durchlöcherten
Gebiete bilden in Kombination mit dem Schaummaterial ein effektives
Mittel zur Unterdrückung
von Störgeräuschen.
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Die Ausführungsformen 105 des
Bass-Reflexkanals nach der vorliegenden Erfindung aus 2, der gemeint ist zur Verwendung
in einem Lautsprechersystem nach der vorliegenden Erfindung, umfasst
einen rohrförmigen
Körper 120 aus
einem haben Material, wie Hartkunststoff in dem vorliegenden Fall
in Form eines Hohlzylinders, mit einer Längsachse 1051 und
einer Wand 120a, in dem vorliegenden Beispiel einer Zylinderwand.
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Der Kanal 105 hat zwei offene
Enden 105b und 105c. In einem Gebiet c, das gegenüber den
offenen Enden zentral liegt, hat die Wand 120a Löcher 109 in
Form kleiner durchgehender Löcher
in der Wand, wobei die Löcher
in gleichen Abständen
voneinander am Umfang des Kanals liegen. Ein Kragen 111 aus
einem luftdurchlässigen
Schaumstoff, wie Polyurethanschaum, umgibt das zentrale Gebiet c.
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Die Ausführungsform 205 des
Bass-Reflexkanals nach der vorliegenden Erfindung aus 3 hat eine Wand 220,
die eine Längsachse 2051 umgibt
und die eine Innenfläche 205d1 bzw. 205d2 hat, die
gegenüber
der Längsachse 2051 einigermaßen schräg liegen.
In dem vorliegenden Beispiel erstrecken sich diese Flächen in
einem Winkel α von
maximal 6° gegenüber der
Längsachse 2051.
An den beiden offenen Enden 205b und 205c hat
der Kanal 205 Endteile 205f bzw. 205g,
die nach außen
hin radial abgerundet sind und die in dem vorliegenden Beispiel
einen Radius r von etwa 5 mm haben. Ein etwas größerer oder kleinerer Radius
von vorzugsweise zwischen 3 und 10 mm ist ebenfalls geeignet. Die
abgerundeten Endteile 205f und 205g liegen glatt
an den geneigten Flächen 205d1 und 205d2 an.
In einem zentralen Gebiet c hat der Kanal einen durchlöcherten
Wandteil 220a, um den ein Kragen 211 aus einem Schaummaterial,
wie porösem
Kautschuk, vorgesehen ist.
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Die Ausführungsform 302 des
Bass-Reflexkanals nach der vorliegenden Erfindung aus 4 hat zwei offene Enden 305b und 305c.
Ein zentraler Teil c und zwei nicht zentrale Teile d haben Löcher 309 und
ein Schaummaterial 311, wie ein Polyester-Schaumstoff, in und/oder
auf den Löchern 309.
In dem vorliegenden Beispiel sind um den Kanal ringförmige Schichten
aus einem Schaumstoff vorgesehen.
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Die Graphik in 5 zeigt die jeweiligen Ergebnisse von
Messungen, durchgeführt
an einem Lautsprechersystem mit einem herkömmlichen Bass-Reflexkanal,
mit einem Bass-Reflexkanal nach 2 bzw.
mit einem Bass-Reflexkanal nach 4. Während der
Messungen wurde der Schalldruck an einer Stelle gemessen, die in
einem Abstand von 1 m von dem System entfernt war. Die Steuerfrequenz war
45 Hz.
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Die Graphik, die den Luftdruck als
eine Funktion der Frequenz darstellt, zeigt drei Messkurven, und
zwar eine Kurve c1, die sich auf Messungen
bezieht, wenn der herkömmliche
Kanal, d. h. ein Kanal ohne Löcher,
vorgesehen ist, eine Kurve c2, die sich auf
Messungen bezieht, wenn ein Kanal, wie in 2 dargestellt, vorgesehen ist, und eine
Kurve c3, die sich auf Messungen bezieht,
wenn ein Kanal nach 4 vorgesehen
worden ist.
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Wie aus der Graphik hervorgeht, werden
die Geräusche
durch zwei Kanalresonanzen überherrscht,
und zwar bei etwa 1 kHz und etwa 2 kHz. Wenn ein Kanal verwendet
wird, der einen durchlöcherten
zentralen Bereich hat, der mit einem Schaumstoff an dieser Stelle
versehen ist (Kurve c2), stellt es sich
heraus, dass das Geräusch
bei 1 kHz um etwa 20 dB abgenommen hat und bei 2 kHz um etwa 5 dB
abgenommen hat. Wenn ein Kanal verwendet wird, der außerdem nicht
zentrale durchlöcherte
Gebiete aufweist, die mit Schaumstoff an dieser Stelle versehen
sind (Kurve c3), wird eine im Wesentlichen
gleiche Störgeräuschverringerung
bei 1 kHz erhalten, aber eine Reduktion von etwa 15 dB bei 2 kHz
erzielt.
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Es sei bemerkt, dass die vorliegende
Erfindung sich nicht auf die hier als Beispiel beschriebenen Ausführungsformen
begrenzt. So sind beispielsweise Kanäle mit einem nicht runden Querschnitt oder
Kanäle
mit Endteilen aus einem Schaumstoff durchaus möglich.
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Text in der
Zeichnung
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