DE2930069A1

DE2930069A1 - Lautsprecheranordnung

Info

Publication number: DE2930069A1
Application number: DE19792930069
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Ing Grueninger
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1979-07-25
Filing date: 1979-07-25
Publication date: 1981-02-05
Also published as: DE2930069C2

Description

Beschreibung
Lautsprecheranordnung Die Erfindung betrifft eine Lautsprecheranordnung mit einem Gehäuse und mindestens einem darin angeordneten Membrankorb.
Um eine naturgetreue Klangwiedergabe zu erreichen, ist es bekannt, die Lautsprecher in einem Gehäuse anzuordnen und durch verschiedene Ausgestaltungen des Gehäuses die Klangabstrahlung von den Lautsprechern zu beeinflussen.
So ist beispielsweise aus der DE-OS 2 343 975 ein Lautsprechergehäuse bekannt, das aus huber einen Kern gewickelten und miteinander verklebten Papierlagen besteht.
Zur Herstellung von Lautsprechergehäusen wurde auch bereits Holz verwendet, wobei der Verlauf der Faserrichtung Berücksichtigung fand (DE-OS 2 359 082).
Es ist weiterhin bekannt, zur Herstellung des Lautsprechergehäuees Kunststoff zu verwenden (High Fidelity Jahrbuch 9, Karlsruhe, Verlag G. Braun, 1978). Mit einem solchen Lautsprechergehäuse kann man zwar gute Werte der Dämpfung erhalten, jedoch weist ein Gehäuse aus Kunststoff nicht die notwendigen Steifigkeitswerte auf.
Gute Steifigkeit kann man dagegen bei der Verwendung vonbegtimmten L egierungen oder Enkspritzguß erzielen, allerdings sind dann wieder die Dämpfungswerte unzureichend.
Man hat auch bereits Beton zur Herstellung von Lautsprechergehäusen verwendet (Lautsprecherboxen auf der HiFi 1976, Funkschau 1976, Heft 26; DE-OS 2 656 192). Diese Lautsprechergehäuse, die verbesserte Klangqualitäten aufweisen, haben ebenso wie Lautsprecherboxen aus Marmor oder Naturstein-Schiefer ("Schwergewichtler: Boxen aus Marmor" Audio 8, August 1978; Prospekte der Firma Jordan Watts Ltd.) ein erhebliches Gewicht und sind dadurch teuer in der Herstellung und im Transport sowie schwer beweglich.
Insgesamt sind die bekannten Werkstoffe Holz, Kunststoff oder Aluminium zwar relativ leichte Werkstoffe mit mehr oder weniger ausreichenden akustischen Dämpfungseigenschaften, sie neigen jedoch aufgrund geringer Steifigkeit zu Eigen- und Teilschwingungen. Um hier verbesserte akustische Eigenschaften zu erreichen, müssen zusätzliche Versteifungen oder aufwendige Baumaßnahmen vorgesehen werden, wobei Fugen und Stoßstellen des Gehäuses Unstetigkeitsstellen bilden, die eine optimale Schallabstrahlung verhindern und die Eigenfrequenz des Gehäuses ungünstig beeinflussen.
Ein weiteres, die Klangqualität eines Lautsprechers wesentlich beeinflussendes Bauelement ist der Membrankorb, an dem die schnellschwingende Membran und der sie antreibende Magnet befestigt sind. Um Luftturbulenzen und damit das zu akustischen Verzerrungen führende Taumeln der Membran zu verhindern, muß der Rahmenwerkstoff eigenresonanzfreies Schwingungsverhalten bei hoher Dämpfung sowie bei leichter und steifer Bauweise aufweisen.
Metallgußwerkstoffe, die hierfür eingesetzt werden (beispielsweise Prospekt der Firma Magnat Elektronik GmbH I Co., Köln), sind Konzessionswerkstoffe, da deren akustische D§mpfungseigenschaften nicht optimal sind.
r Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lautsprecherandnung mit einem Gehäuse und mindestens einem darin angeordnen Membrankorb derart zu verbessern, daß die für die akustische alität wesentlichen Dämpfungs- und Steifigkeitseigenschaften rbessert werden, ohne daß dazu hohe Werkstoffmassen erforderch sind.
ese Aufgabe wird bei einer Lautsprecheranordnung der eingangs schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens ile des Gehäuses und/oder der Membrankorb aus einem faserverärkten Kunststoff bestehen, wobei mindestens in einem Bereich s faserverstärkten Kunststoffes ein Fasergehalt von mehr als @Vol.% enthalten ist.
nstig ist es, wenn das gesamte Gehäuse aus faserverstärktem nststoff besteht.
zugsweise werden als Verstärkungsfasern Kohlenstoffasern in n Kunststoff eingelagert, es ist jedoch auch die Einlagerung n Glasfasern und Synthesefasern, insbesondere von Aramidfasern, sich .
e genannten Fasern können aich in Mischung vorliegen.
rteilhaft ist es, wenn die Fasern in Form von parallel nebennander liegenden Fadenscharen, von Geweben oder ungerichtet tttenförmig im Kunststoff eingelagert sind. Die ungerichtet einlagerten Fasern sind vorzugsweise mindestens 20 m lang, wähnd die in Form von Fadenscharen oder Geweben eingelagerten Fäin vorzugsweise Endlosfasern sind.
.1 günstig hat sich erwiesen, wenn die Fasern schichtföriig ereinander angeordnet sind. Vorzugsweise ist die Richtung der Fasern in den übereinander liegenden Schichten verschieden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß der Aufbau der Gehäuseteile schichtförmig ist, wobei sich Schichten mit einem Fasergehalt von mehr als 30 b und Schichten mit geringerem oder keinem Fasergehalt abwechseln.
Vorzugsweise ist der Aufbau dreischichtig mit einem auf beiden Seiten von einer faserhaltigen Schicht begrenzten faserlosen Kern.
Als besonders geeignete Kunststoffe sind Epoxidharze, Polyesterharze, Hart-PVC, Polyäthylene, Polystyrole oder Polyacrylharze zu nennen.
Vorzugsweise sind die den Membrankorb tragende Wand des Gehäuses und der Membrankorb einstückig aus faserverstärktem Kunststoff geformt. Günstig ist es ferner, wenn mehrere Wandteile des Gehäuses einstückig aus faserverstärktem Kunststoff geformt sind.
Die Verwendung von faserverstärktem Kunststoff zur Herstellung des Gehäuses und/oder der Membran hat den Vorteil, daß sich Lautsprechergehäuse und Membrankörper mit hoher Steifigkeit und hoher Dämpfung bei gleichzeitiger Anpassungsfähigkeit an entsprechende Tönerbereiche herstellen lassen.
Günstig ist es, daß sich auf diese Weise einzelne Gehäusewände des Gehäuses zu Wandgruppen einstückig zusammenfassen lassen, so daß sie in einem Arbeitsgang gefertigt werden können. Das gleiche gilt für eine einstückige Fertigung des Membrankorbes und mindestens einer Gehäusewand.
Die Verwendung von faserverstärktem Kunststoff zur Herstellung ier Gehäuse bietet zusätzlich die Möglichkeit, die Gehäusewände wch nicht eben auszugestalten, beispielsweise kugelförmige Geläuse herzustellen.
)ie nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren rläuterung. Es zeigen: ig. 1 ein Lautsprechergehäuse in Vorderansicht; ig. 2 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Lautsprechergehäuses; ig. 3 eine Schnittansicht eines Membrankorbest ig. 4 eine schematische Darstellung der Faseranordnung in einem Bauteil aus faserverstärktem Kunststoff; ig. 5 eine Draufsicht auf eine mögliche Fasersnordnung; ig. 6 eine perspektivische Ansicht einer möglichen Faseranordnung; ig. 7 eine schematische Darstellung von Lautsprechergehausebauteilen und eines zusammengesetzten Lautsprechergehäuses und ig. 8 eine Ansicht ähnlich Fig. 7 mit zwei anders geformten Lautsprechergehäusebauteilen.
n Fig. 1 ist ein Lautsprechergehäuse 1 an sich bekannter Bauart argestellt, das die Form eines Kastens hat, in dessen Vorderwand 2 öffnungen 3 und 4 für die Aufnahme von in der Zeichnung nicht dargestellten Lautsprechern angeordnet sind. Im Bereich der öffnungen 3 und 4 sind Membran körbe 5 und 6 an der Vorderwand 2 befestigt. Das Lautsprechergehäuse 1 ist mittels Seitenwänden 7, einer Rückwand und mittels oberer und unterer Wand 8 bzw. 9 abgeschlossen. Gemäß der Erfindung ist das gesamte Lautsprechergehäuse oder ein Teil desselben aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt. Als Kunststoffmaterial kommen insbesondere Epoxidharze, Polyesterharze, Hart-PVC, Polyäthylene, Polystyrole oder Polyacrylharze in Frage. Erfindungsgemäß sind in den Kunststoff fasrige Werkstoffe eingelagert, vorzugsweise Kohlenstoffasern. Es können jedoch auch Glasfasern oder Synthesefasern und hier insbesondere AramidEasern Verwendung finden, die Elastizitätsmoduln von etwa 100 KN/mm2 erreichen.
Die Fasern können in dem Kunststoff in verschiedener Weise angeordnet sein. Eine besonders günstige Anordnung ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Dabei sind die Fasern lagenweise übereinandergeschichtet, wobei die Fasern in jeder Lage parallel verlaufen, während die Richtung der Fasern in verschiedenen Lagen unterschiedlich ist. In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 5 und 6 verlaufen die Fasern 10 in einer untersten Schicht 11 senkrecht zu den Fasern in einer oberen Schicht 12. Zwischen den Schichten 11 und 12 sind zwei weitere Schichten 13 und 14 angeordnet, deren Fasern ebenfalls senkrecht zueinander, jedoch unter 450 gegenüber den Fasern in der untersten und obersten Schicht 11 bzw. 12 verlaufen.
Es handelt sich hierbei um eine vorteilhafte Anordnung der Fasern im Kunststoff, die für die Erzielung hoher Dämpfungs- und hoher Steifigkeitswerte günstig ist. Die Anordnung der Fasern zueinander kann jedoch je nach Bedarf verschieden gewählt werden, die Winkel der Fasern in benachbarten Schichten können zwischen 0 und 900 variieren. Dabei ergibt sich die günstige Orientierung u. a. auch daraus, daß die Steifigkeit des faserverstärkten Kunststoffmaterials abnimmt, wenn Zugkräfte in zunehmendem Winkel zur Faserrichtung an diesem angreifen, während die Dämpfungseigenschaften des Materials senkrecht zur Faserrichtung am größten sind.Um geeignete Werte zu erreichen, können beispielsweise auch die Fasergehalte in den verschieden orientierten Lagen unterschiedlich gewählt werden.
Gemäß der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß mindestens in einem Bereich des faserverstärkten Kunststoffes ein Fasergehalt von mehr als 30 Vor.% enthalten ist, um die für hohe Klangqualitäten notwendigen r.igenschaften zu erreichen.
In Fig. 4 ist eine weitere mögliche Anordnung der Faserndargestellt. Diese gleicht weitgehend der Anordnung der Fig. 6, jedoch verlaufen die Fasern in der oberen Schicht 12 parallel zur unteren Schicht 11, d.h. die Fasern verlaufen in jeder dritten Schicht parallel. Eine solche Faseranordnung ist beispielsweise günstig für den Aufbau des Membrankorbes, wie sich aus der aufgebrochenen Darstellung der Fig. 3 ergibt. Insgesamt erhält man bei dieser Ausgestaltung eine Sandwich-Bauweise, bei welcher an den Außenflächen eines Bauteils parallel zur Bauteilrichtung verlaufende Fasern angeordnet sind, während sich zwischen diesen Faserlagen entweder nicht faserverstärkter Kunststoff oder schräg dazu verlaufende, in Kunststoff eingebettete Faserlagen befinden, welch letztere auch einen geringeren Gehalt als 30 Vol.% haben können.
Die anhand der Figuren 5 und 6 sowie anhand der Fig. 4 beschriebenen Faseranordnungen lassen sich vorteilhaft sowohl beim Aufbau des Lautsprechergehäuses als auch beim Aufbau des Membrankorbes einsetzen.
Darüber hinaus können die Fasern im Kunststoff auch in anderer Form eingelagert sein, beispielsweise als Gewebe aus den Fasern oder in Form von Matten, in welchen die Fäden keine Vorzugsrichtung haben. In diesen Matten sind die Fasern mindestens 20 mm lang, während sie in den oben beschriebenen Fadenscharen oder in Geweben vorzugsweise in Form von Endlosfasern Verwendung finden.
Die Verwendung von faserverstärktem Kunststoff zur Herstellung von Lautsprecheranordnungen ermöglicht eine besonders rationelle und für die Tonqualität vorteilhafte Fertigung der Lautsprechergehäuse. Zunächst ist es möglich, die Membrankörper einstückig an eine Gohäusewand anzuformen. Getrennte Befestigungen der Membrankörper an Gehäuse, die akustische Störungen verursachen können, entfallen dadurch.
Darüber hinaus können auch Einzelteile des Lautsprechergehäuses einstückig geformt werden. In Fig. 7 ist als Beispiel ein Lautsprechergehäuse 1 dargestellt, in welchem der Innenraum durch eine Zwischenwand 15 in einen oberen Teilraum 16 und einen unteren Teilraum 17 getrennt ist. Dieses Lautsprechergehäuse kann aus zwei jeweils für sich einstückig geformten Bauteilen 18 und 19 zusammengesetzt werden, beispielsweise aus einem ersten Bauteil 18, das die Vorderwand mit angeformten Membrankörben sowie die obere und die untere Abschlußwand umfaßt, während ein zweites Bauteil 19 aus der Rückwand, den beiden Seitenwänden und der diese verbindenden Zwischenwand besteht.
Eine andere Möglichkeit ergibt sich aus Fig. 8, bei dieser Ausgestaltung ist die mit den Membrankörben versehene Vorderwand sinstückig mit den Seitenwänden verbunden, während ein zweites 3auteil aus der Rückwand, der oberen und der unteren Abschlußsand sowie der Zwischenwand besteht.
3elbstverständllch sind hier beliebige Variationen möglich, die licht im einzelnen beschrieben werden.
;Unstig ist dabei vor allen Dingen, daß die Zahl der Stoßstellen :wischen Einzelteilen des Lautsprechergehäuses niedrig gehalten rird; dadurch lassen sich die akustischen Eigenschaften des .autsprechergehäuses verbessern.
@elbstverständlich lassen sich auf diese Weise auch Lautsprechergehäuse mit anderen Formen herstellen, beispielsweise kugelförteige Lautsprechergehäuse.
Leerseite

Claims

Patentansprüche: Lautsprecheranordnung mit einem Gehäuse und mindestens einem darin angeordneten Membrankorb, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens Teile (18, 19) des Gehäuses (1) und/oder der Membrankorb (5, 6) aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehen, wobei mindestens in einem Bereich des faserverstärkten Kunststoffs ein Fasergehalt von mehr als 30 Vol.% enthalten ist.
2. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Gehäuse (1) aus faserverstärktem Kunststoff besteht.
3. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungsfasern (10) Kohlenstoffasern in den Kunststoff eingelagert sind.
4. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungsfasern (10) Glasfasern in den Kunststoff eingelagert sind.
5. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungsfasern (10) Synthesefasern in den Kunststoff eingelagert sind.
6. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern (10) Aramidfasern sind.
7. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern (10) ein Gemisch aus Kohlenstoffasern mit Glasfasern sind.
8. Lautsprecheranordnung nach einem der Anspruche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern (10) ein Gemisch aus Kohlenstoffasern mit Synthesefasern sind.
9. Lautsprecheranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern (10) ein Gemisch aus Kohlenstoffasern, Glasfasern und Synthesefasern sind.
10. Lautsprecheranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (10) in Form von parallelen nebeneinander liegenden Fadenscharen, Geweben oder ungerichtet mattenförmig im Kunststoff eingelagert sind.
11. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ungerichtet eingelagerten Fasern mindestens 20 mm lang sind.
12. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in Form von Fadenscharen oder Geweben elngelagerten Fäden (10) Endlosfasern sind.
13. Lautsprecheranordnung nach einem der voranstehenden AnsprU-che, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (10) schichtförmig übereinander angeordnet sind.
14. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Fasern (10) in den übereinander liegenden Schichten (11, 12, 13, 14) verschieden ist.
15. Lautsprecheranordnung nach einem der woranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau der Gehäuse teile (18, 19) schichtförmig ist wobei sich Schichten mit einem Fasergehalt von mehr als 30 Vol.% und Schichten mit geringerem oder keinem Fasergehalt abwechseln.
16. Lautsprecheranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau dreischichtig ist mit einem auf beiden Seiten von einer faserhaltigen Schicht begrenzten faserlosen Kern.
17. Lautsprecheranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffe Epoxidharze, Polyesterharze, Hart-PVC, Polyäthylene, Polystyrole oder Polyacrylharze sind.
18. Lautsprecheranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Membrankorb (5, 6) tragende Wand (2) des Gehäuses (1) und der Membrankorb (5, 6) einstückig aus faserverstärktem Kunststoff geformt sind.
19. Lautsprecheranordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wandteile (2, 7, 8,, 9) einstückig aus faserverstärktem Kunststoff geformt sind.