Lautsprecher

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher mit einem Gehäuse (10) und mit mindestens einem in dem Gehäuse angeordneten Schallwandler (38, 40). Um eine möglichst verzerrungsfreie Schallwiedergabe durch den Lautsprecher zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Vielzahl von in dem Gehäuse (10) ausgebildeten, getrennt voneinander verlaufenden Kanälen (42, 44, 46) für die von der Vorder- und/oder Rückseite des mindestens einen Schallwandlers (38, 40) erzeugten Schallwellen vorgesehen ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher mit einem Gehäuse und mit mindestens einem in dem Gehäuse angeordneten Schallwandler.

[0002] Lautsprecher dieser Art werden üblicherweise als im Wesentlichen quaderförmige Boxen hergestellt, mit einer dem Hörer zugewandten Frontwand, an der ein oder mehrere Lautsprecherchassis als Schallwandler montiert sind. Die Lautsprecherchassis sind dabei auf der Frontwand montiert oder bündig in diese eingepasst, da der Schall möglichst frei in den Raum abgestrahlt werden soll. Lautsprecher dieser Art weisen in der Regel vergleichsweise hohe Verzerrungen oder Klirrfaktoren auf, die die Schallwiedergabe beeinträchtigen. Weiterhin besteht auf Grund der offenen Anordnung die Gefahr einer Beschädigung der mechanisch empfindlichen Lautsprecherchassis, der man oft mit einer Stoffabdeckung oder dergleichen zu begegnen versucht. Zum einen stellen diese Maßnahmen oft nur einen unzureichenden mechanischen Schutz dar und zum anderen können die auf das Lautsprechergehäuse aufgesetzten Rahmen der Abdeckungen zu störenden Klappergeräuschen führen.

[0003] Weiterhin sind die Gehäuse herkömmlicher Lautsprecherboxen, die aus Holz oder holzähnlichen Werkstoffen wie MDF gefertigt sind, nicht hinreichend schalltot, d.h. trotz innerer Aussteifungen wird von den Gehäusewandungen den Klang verfälschender Sekundärschall abgestrahlt. Aus der EP 0191595 B1 ist eine wabenartige Aussteifung eines Lautsprechergehäuses bekannt, die diesem Problem begegnen soll, es in der Praxis aber nicht vollständig löst.

[0004] Schließlich ist festzustellen, dass die von Mitteltönern und Tieftönern erzeugten Schallwellen sich abhängig von ihrer Abstrahlposition auf der jeweiligen Membran gegenseitig beeinflussen, was ebenfalls zu einer Klangverfälschung führt.

[0005] Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Lautsprecher der eingangs genannten Art bereitzustellen, der eine möglichst verzerrungsfreie Schallwiedergabe ermöglicht.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe wird die in Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

[0007] Die Erfindung geht vor allem von der Erkenntnis aus, dass bei der offenen Schallabstrahlung eines Mitteltonlautsprechers eine gegenseitige Beeinflussung, also eine Klangverzerrung, der von unterschiedlichen Orten der Lautsprechermembran erzeugten Schallwellen auftritt. Gemäß der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass eine Vielzahl von in dem Gehäuse ausgebildeten, getrennt voneinander verlaufenden Kanälen für die von der Vorder-und/oder Rückseite des mindestens einen Schallwandlers erzeugten Schallwellen vorgesehen ist. Eine Rückwirkung der von einem Ort der Membran abgestrahlten Schallwellen auf einen anderen Ort der Membran wird dadurch vermieden, womit die Verzerrungen des Lautsprechers verringert werden.

[0008] In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine Schallwandler hinter einer Frontwand des Gehäuses angeordnet ist, die eine Vielzahl von Schalldurchtrittsöffnungen aufweist. Die Frontwand des Gehäuses bildet damit die Schutzvorrichtung für die Schallwandler, so dass zusätzliche Schutzelemente entbehrlich sind. Zweckmäßig sind die Schalldurchtrittsöffnungen als die voneinander getrennten Kanäle ausgebildet und weisen jeweils eine Breite auf, die geringer ist als die Hälfte der Wellenlänge der höchsten von dem mindestens einen Schallwandler erzeugten Frequenz. Der Begriff Breite ist in diesem Zusammenhang in Relation zu der Betriebsaufstellung des Lautsprechers im Raum zu sehen. Die Schallausbreitung ist in horizontaler Richtung kritischer als in vertikaler Richtung. Die genannte Begrenzung der Abmessung der Schalldurchtrittsöffnungen in der Breite verhindert Resonanzen der Schallwellen innerhalb der Öffnungen. Dies wird noch dadurch unterstützt, dass die Kanäle in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sich im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Frontwand erstrecken und als sich konisch in Richtung einer Rückseite der Frontwand verjüngende Langlöcher ausgebildet sind. Zur Abdeckung eines weiten Frequenzbereichs ist es von Vorteil, wenn zwei Schallwandler vorgesehen sind, von denen der erste als Mitteltöner oder Tiefmitteltöner, vorzugsweise als dynamischer Konuslautsprecher, und der zweite als Hochtöner, vorzugsweise als Ringhornlautsprecher, ausgebildet ist. Das Gehäuse des Lautsprechers lässt sich kompakt gestalten, wenn der Tieftonbereich von einem separaten Basslautsprechermodul wiedergegeben wird. Eine derartige Gestaltung mit zwei kompakten Mittel/Hochtonlautsprechern und separatem Bassmodul ist allgemein als Satellitensystem bekannt.

[0009] In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weisen die vor dem Mitteltöner angeordneten Kanäle eine Kontur auf, die sich unter Berücksichtigung des Membranhubs des Mitteltöners bis an dessen Membran erstreckt und ein zu der Membran komplementäres Profil bildet. Die Schallabstrahlung von der Vorderseite des Mitteltöners erfolgt damit jeweils von den Kanälen entsprechenden Flächenbereichen der Mitteltönermembran und eine gegenseitige Beeinflussung der so gebildeten Membransektoren wird verhindert.

[0010] Zur Erhöhung des Wirkungsgrads der Mitteltonwiedergabe ist das Gehäuse vorteilhaft als Bassreflexgehäuse mit einer in der Frontwand angeordneten Bassreflexöffnung ausgebildet, die über ein System von voneinander getrennten Bassreflexkanälen mit der Rückseite des Mitteltöners kommuniziert. Die Bassreflexkanäle sind vorteilhaft so bemessen, dass die akustische Belastung der Vorderseite und der Rückseite des Mitteltöners ausgeglichen ist, was Verzerrungen der Wiedergabe weiter reduziert. Weiterhin sollen in den Bassreflexkanälen keine turbulenten Strömungen und/oder Strömungsreflexionen entstehen. Vorteilhaft weisen diese daher so gestaltet, dass ihre Richtungsänderungen im Gehäuse fließend-gebogen sind, wobei als kleinster Radius einer Richtungsänderung die kleinste Längserstreckung ihrer Querschnittsfläche als Maß herangezogen wird. Weiterhin sollen in den Bassreflexkanälen keine akustischen Resonanzen auftreten. Sie weisen daher vorteilhaft Querschnittsflächen auf, deren größtes Längenmaß geringer ist als die Hälfte der Wellenlänge der höchsten Frequenz des mit der Bassreflexöffnung kommunizierenden Schallwandlers. Eine praxisgerechte Abstimmung des Bassreflexsystems sieht eine Mittenfrequenz im Bereich von 80 Hz bis 120 Hz vor. Der Mitteltöner regt die Bassreflexkanäle bei der Abstrahlung von Frequenzen jenseits von 200 Hz bis 5 kHz an, allerdings ohne eine Hohlraumresonanz zu erzeugen. Umgekehrt treten Frequenzen von 200 Hz bis 5 kHz aus dem Raum in die Bassreflexöffnung ein und werden durch die kleinen Strukturen daran gehindert Resonanzen und/oder Auslöschungen im Boxenvolumen zu erzeugen. Dies trägt zu der Vermeidung einer ungleichen Membranbelastung des Mitteltöners bei.

[0011] Da das Gehäuse eine höchstmögliche Steifigkeit aufweisen soll und die Gestaltung der Bassreflexkanäle eine komplexe Wegführung haben kann, ist das Gehäuse in besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung aus einer Mehrzahl von plattenartigen Formteilen zusammengesetzt ist. Die einzelnen Formteile weisen Ausnehmungen auf, die in zusammengesetzter Form die Bassreflexkanäle und andere Freiräume des Gehäuses bilden. Insbesondere können die Formteile als Frästeile oder überfiräste Gussteile aus Metall, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, oder als durch ein 3D-Druckverfahren hergestellte Körper ausgebildet und miteinander verschraubt, verklebt oder verschweißt sein.

[0012] Um in einem typischen Hörabstand das Ideal einer akustischen Punktquelle nachzubilden, kann der Mitteltöner um 0,5° bis 5°, vorzugsweise etwa 2,5°, in Richtung des Hochtöners geneigt in dem Gehäuse angeordnet sein. Bei einem Winkel von 2,5° wird der Effekt in einem Abstand von etwa 2,5 m erreicht.

[0013] Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1

eine Vorderansicht eines Lautsprechers mit einer Frontwand des Gehäuses, hinter der ein Hochtöner und ein Mitteltöner angeordnet sind;

Fig. 2

einen Schnitt durch den Lautsprecher gemäß Fig. 1; und

Fig. 3

eine Ansicht eines der das Gehäuse bildenden, plattenartigen Formteile.

[0014] Der in der Zeichnung dargestellte Lautsprecher weist ein Gehäuse 10 auf, dass aus einer Mehrzahl plattenartiger Formteile 12 - 34 zusammengesetzt ist.

[0015] Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht des Lautsprechers, mit dem die Frontwand bildenden Formteil 12, wobei hinter der Frontwand zentrisch ein Hochtöner 38 und randseitig ein Mitteltöner 40 eng nebeneinander angeordnet sind. Die Frontwand 12 weist eine Dicke von etwa 10 mm auf und ist, wie die übrigen Formteile 14 - 34, ein überfrästes Gussteil aus einer Aluminiumlegierung und weist damit eine hohe mechanische Stabilität auf. Die Frontwand ist durchsetzt von einer Vielzahl in einem regelmäßigen Raster angeordneten Schalldurchtrittsöffnungen 42, die als Langlöcher ausgebildet sind und sich leicht konisch in Richtung der Gehäuseinnenseite als Kanäle verjüngen. Die Öffnungen 42 sind so bemessen, dass ihre Breite geringer ist als die Hälfte der Wellenlänge der höchsten von dem Hochtöner erzeugten Frequenz, wodurch die Bildung sich in der horizontalen Hörebene bemerkbar machender Resonanzen in den Öffnungen 42 verhindert wird. Spiegelsymmetrisch zum Hochtöner 38 befindet sich eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen 44 von Bassreflexkanälen 46 (Fig. 2), die mit der Rückseite des Mitteltöners 40 kommunizieren. Die Bassreflexkanäle sind so gestaltet und bemessen, dass in ihnen keine Turbulenzen und/oder Resonanzen entstehen können. Die komplexe Form der voneinander getrennt verlaufenden Bassreflexkanäle wird durch den Aufbau des Gehäuses 10 aus den plattenartigen Formteilen 12 - 28 mit jeweils aneinander anschließenden Ausnehmungen ermöglicht.

[0016] An die Frontwand schließen die Formteile 14 und 16 an, die zentral eine Ausnehmung für den als Ringhorn ausgebildeten Hochtöner 38 aufweisen, im Bereich des Mitteltöners 40 jedoch die Schalldurchtrittsöffnungen 42 kanalartig und konturangepasst bis nah an die Oberfläche der Konusmembran des Mitteltöners weiterführen, wobei der verbleibende Abstand kaum größer ist als durch den Membranhub erforderlich. Dies führt gleichsam in eine Aufteilung der Schall abstrahlenden Fläche des Mitteltöners in einander akustisch nicht beeinflussende Sektoren, deren Größe etwa den Öffnungen 42 entspricht. Wie Fig. 1 erkennen lässt beträgt diese Größe jeweils nur wenige Prozent der Gesamtfläche. Dies führt quasi zu einer Gleichrichtung der abgestrahlten Schallwellen und vermindert Verzerrungen des Klangbildes.

[0017] Der durch die Formteile 30 - 34 gebildete rückwärtige Bereich des Gehäuses 10 ist von den davor angeordneten Formteilen 12 - 28 akustisch abgekoppelt und enthält in dafür vorgesehenen, nicht näher dargestellten Ausnehmungen die elektronischen und mechanischen Bauteile einer Frequenzweiche, einschließlich der für den Anschluss eines Lautsprecherkabels erforderlichen Teile, zum Aufteilen des zugeführten elektrischen Musiksignals in für das jeweilige Lautsprecherchassis geeignete Frequenzband. Eine derartige Frequenzweiche ist grundsätzlich bekannt und bedarf hier keiner weiteren Erläuterung.

[0018] Fig. 3 zeigt als Beispiel für die komplexe Gestaltung der Formteile 18 - 28 das Formteil 26 mit einer Reihe von Ausnehmungen, die jeweils Teil der Bassreflexkanäle 46 sind. Im Randbereich des Formteils ist eine Mehrzahl von Bohrungen 48 dargestellt, die der Verschraubung der Formteile miteinander dienen. Sowohl die Formteile als auch die Gehäuse des Hochtöners 38 und des Mitteltöners 40 können mit hoher Kraft verschraubt werden. Daraus ergibt sich ein Lautsprechergehäuse, das akustisch tot ist und somit keinen störenden Einfluss auf die Klangwiedergabe ausüben kann.

[0019] Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher mit einem Gehäuse 10 und mit mindestens einem in dem Gehäuse angeordneten Schallwandler 38, 40. Um eine möglichst verzerrungsfreie Schallwiedergabe durch den Lautsprecher zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine Vielzahl von in dem Gehäuse 10 ausgebildeten, getrennt voneinander verlaufenden Kanälen 42, 44, 46 für die von der Vorder- und/oder Rückseite des mindestens einen Schallwandlers 38, 40 erzeugten Schallwellen vorgesehen ist.

Ansprüche

1. Lautsprecher mit einem Gehäuse (10) und mit mindestens einem in dem Gehäuse angeordneten Schallwandler (38, 40), gekennzeichnet durch eine Vielzahl von in dem Gehäuse (10) ausgebildeten, getrennt voneinander verlaufenden Kanälen (42, 44, 46) für die von der Vorder-und/oder Rückseite des mindestens einen Schallwandlers (38, 40) erzeugten Schallwellen.

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Schallwandler (38, 40) hinter einer Frontwand (12) des Gehäuses (10) angeordnet ist, die eine Vielzahl von Schalldurchtrittsöffnungen (42) aufweist.

3. Lautsprecher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalldurchtrittsöffnungen (42) die Kanäle bilden und jeweils eine Breite aufweisen, die geringer ist als die Hälfte der Wellenlänge der höchsten von dem mindestens einen Schallwandler (38, 40) erzeugten Frequenz.

4. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (42) sich im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Frontwand (12) erstrecken und als sich konisch in Richtung einer Rückseite der Frontwand (12) verjüngende Langlöcher ausgebildet sind.

5. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schallwandler vorgesehen sind, von denen der erste als Mitteltöner oder Tiefmitteltöner (40), vorzugsweise als dynamischer Konuslautsprecher, und der zweite als Hochtöner (38), vorzugsweise als Ringhornlautsprecher, ausgebildet ist.

6. Lautsprecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vor dem Mitteltöner (40) angeordneten Kanäle (42) eine Kontur aufweisen, die sich unter Berücksichtigung des Membranhubs des Mitteltöners (40) bis an dessen Membran erstreckt und ein zu der Membran komplementäres Profil bildet.

7. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) eine vorzugsweise in der Frontwand (12) angeordnete Bassreflexöffnung (44) aufweist, die über ein System von voneinander getrennten Bassreflexkanälen (46) mit der Rückseite des mindestens einen Schallwandlers (40) kommuniziert.

8. Lautsprecher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bassreflexkanäle (46) Querschnittsflächen aufweisen, deren größtes Längenmaß geringer ist als die Hälfte der Wellenlänge der höchsten Frequenz des mit der Bassreflexöffnung (44) kommunizierenden Schallwandlers (40).

9. Lautsprecher nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Radius einer Richtungsänderung der Bassreflexkanäle (46) der kleinsten Längserstreckung ihrer Querschnittsfläche entspricht.

10. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Bassreflexöffnung (44) und die Bassreflexkanäle (46) gebildete Bassreflexsystem auf eine Mittenfrequenz zwischen 80 Hz und 120 Hz abgestimmt ist.

11. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) aus einer Mehrzahl von plattenartigen Formteilen (12 - 34) zusammengesetzt ist.

12. Lautsprecher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (12 - 34) als Frästeile oder überfräste Gussteile aus Metall, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, oder als durch ein 3D-Druckverfahren hergestellte Körper ausgebildet und miteinander verschraubt, verklebt oder verschweißt sind.

13. Lautsprecher nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteltöner (40) um 0,5° bis 5°, vorzugsweise etwa 2,5°, in Richtung des Hochtöners (38) geneigt in dem Gehäuse (10) angeordnet ist.

Zeichnung